實(shí)驗(yàn)三-復(fù)反射系數(shù)

1、實(shí)驗(yàn)三復(fù)反射系數(shù)（復(fù)阻抗）測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉁y(cè)量線的基本結(jié)構(gòu)和調(diào)諧方法，掌握微波晶體檢波律的校 準(zhǔn)方法。了解駐波測(cè)量與阻抗測(cè)量的意義與相互關(guān)系，熟練掌握用測(cè)量 線測(cè)量反射系數(shù)即復(fù)阻抗的基本方法。熟悉Smith阻抗園圖的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)量線后接短路片。將信號(hào)調(diào)至最大，并用波長(zhǎng)計(jì)測(cè)出工作頻 率f,由此計(jì)算導(dǎo)波長(zhǎng)入g。計(jì)算導(dǎo)波長(zhǎng)時(shí)，需矩形波導(dǎo)寬邊的長(zhǎng)度， 實(shí)驗(yàn)室所用的BD20系列波導(dǎo)的a=2.286cm。入gf/Vl-（入/入c）人2, 入c=2a。在測(cè)量線后接短路片，用交叉讀數(shù)法測(cè)出各最小點(diǎn)位置Dmin （需將系統(tǒng)靈敏度調(diào)至最佳狀態(tài)，以提高最小點(diǎn)為止的測(cè)量精度）， 求導(dǎo)波長(zhǎng)入g。并與上面計(jì)算

2、得的入g相比較。在測(cè)量線后接匹配負(fù)載，用直接法測(cè)出其駐波系數(shù)。在測(cè)量線后接膜片+匹配負(fù)載，用直接法、二倍最小法、功率 衰減法測(cè)量其駐波系數(shù)，并測(cè)出其最小點(diǎn)位置（均需用交叉度數(shù)法測(cè) 量）。計(jì)算該負(fù)載的輸入阻抗及輸入導(dǎo)納。功率衰減器的刻度通過(guò)查 表得到衰減量（dB）。取下負(fù)載，測(cè)量線開(kāi)口，測(cè)一下此時(shí)的駐波系數(shù)p及Dmin , 計(jì)算終端開(kāi)口時(shí)的等效阻抗值。在測(cè)量線后接短路片，測(cè)量晶體檢波律。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算過(guò)程：1測(cè)量線后接短路片：螺旋測(cè)微計(jì)讀數(shù)為8.46mm，經(jīng)查表對(duì)應(yīng)的頻率為9.37GHZ。根據(jù)公式入g=NVl-（入/入c）人2，入=c/f,入c=2a，經(jīng)計(jì)算求出入g=4.48cm測(cè)量線后接短路片

3、：交叉讀數(shù)法的數(shù)值分別為115mm、108.3mm和92.5mm、 85.8mm。對(duì)應(yīng)的 Dmin1 = 111.65mm 和 Dmin2=89.15mm。Dmin=22.5mm ,Ag=2ADmin=4.5cmo 與上一組測(cè)得的結(jié)果4.48相比，相差不到0.5%o測(cè)量線后接匹配負(fù)載：amax=1000 , amin=920。在此默認(rèn)晶體檢波律為n=2 ,所 以 p=Vamax/amin=1.043測(cè)量線后接膜片+匹配負(fù)載：直接法：p=Vamax/amin=Vl000/36=5.27.二倍最小法：p=Vl+1/sin( piW/入g )A2,W=87.7-85=2.7mm 入g=4.5cm,計(jì)

4、算得 p=5.43.功率衰減法：p=10人(AA/Z。)，A=Amax-Amin = 17.9-2.4=15.5dB,計(jì)算后得 p=5.96.最小點(diǎn)位置為(87.7+85)/2=86.35mm.參考面位置為 89.6mm，因此dmin = -3.25mm(因?yàn)樽钚↑c(diǎn)位置在參考面的負(fù)載段 方向)。p取平均值為5.53計(jì)算公式為：Z=1-jptan(Bdmin )/p-jtan(Bdmin)，B=2pi/入g經(jīng)計(jì)算歸一化阻抗Z=0.22+0.47j，歸一化導(dǎo) 納 Y=0.81-1.74j測(cè)量線開(kāi)口：p=10A(AA/20) ,AA=Amax-Amin=8.7-4.3=4.4dB，計(jì)算后 得p=1.

5、66 , Dmin = (104.4+87.2)/2=95.8mm.dmin=6.2mm 計(jì)算公式為：Z=1-jptan (pdmin ) /p-jtan (pdmin ),p=2pi/Ag 經(jīng)計(jì)算終端開(kāi)口的等效歸一化阻抗值為Z=0.95-0.5j，歸一化導(dǎo)納 Y=0.824+0.434j。測(cè)量線后接短路片:經(jīng)計(jì)算，有：Dmin=89.6mm,d1=11.7mm,d2=9.7mm,d3=8.7mm,d4=7.8m m,d5=7mm,d6=6.3mm,d7=5.5mm,d8=4.8mm,d9=3.8mm,d10 = 1.8mm.a相對(duì)=1，E相對(duì)=0.998 ； a相對(duì)=0.9，E相對(duì)=0.97

6、7;a相對(duì) =0.8，E 相對(duì)=0.937;a 相對(duì)=0.7，E 相對(duì)=0.886;a 相對(duì)=0.6，E 相 對(duì)=0.829;a 相對(duì)=0.5，E 相對(duì)=0.771;a 相對(duì)=0.4，E 相對(duì)=0.695;a 相對(duì)=0.3，E 相對(duì)=0.621;a 相對(duì)=0.2, E 相對(duì)=0.506;a 相對(duì)=0.1， E 相對(duì)=0.249.a0.10.20.30.40.5E0.2490.5060.6210.6950.771n1.662.362.532.522.67a0.60.70.80.91E0.8290.8860.9370.9770.998n2.722.953.434.53-結(jié)果分析測(cè)量導(dǎo)波波長(zhǎng)：經(jīng)查表

7、讀出的頻率為9.37GHZ，與信號(hào)源發(fā)出的頻率9.37GHZ相吻合。兩種測(cè)量方法相比較，第一種誤差取決 于波長(zhǎng)計(jì)的精度和實(shí)驗(yàn)室中波速v與光速的誤差程度，而第二種則從 另夕卜一個(gè)角度出發(fā)，直接在測(cè)量線上測(cè)量入g，誤差取決于讀數(shù)的準(zhǔn) 確度。得出的結(jié)果為入g=4.5cm (4.48cm )測(cè)量匹配負(fù)載的駐波系數(shù)：采用直接法測(cè)量，得出結(jié)果為 P=1.043，與理論值1基本吻合，負(fù)載的匹配程度很好。測(cè)量膜片+負(fù)載的阻抗：需要借助等效參考面進(jìn)行計(jì)算，本實(shí) 驗(yàn)中，采用的參考面為89.6mm。在計(jì)算dmin的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)負(fù)值， 原因是Dmin在參考面的偏負(fù)載一端。得出的數(shù)值為：p=5.53，歸 一化阻抗 Z=0

8、.22+0.47j。測(cè)量開(kāi)路時(shí)的阻抗：歸一化阻抗Z=0.95-0.5j，與理論值差距 很大，這里考慮空氣本身是良好的微波介質(zhì)，所以簡(jiǎn)單地不接負(fù)載并 不能視為是理想開(kāi)路條件。測(cè)量晶體檢波律：選取了 10個(gè)點(diǎn)，晶體檢波律n取值從1.66 到4.53變化，由表格可見(jiàn)，在信號(hào)偏小的時(shí)候晶體檢波律可視為2, 將檢波律的偏差視為測(cè)量誤差進(jìn)行考慮，但在信號(hào)較大時(shí)便要讀取 a、E關(guān)系曲線上的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算了。思考題用測(cè)量線測(cè)微波阻抗應(yīng)注意什么問(wèn)題？為什么能用測(cè)等效參 考面阻抗的方法確定待測(cè)阻抗？確定等效參考面，測(cè)出駐波比P導(dǎo)波波場(chǎng)入g和最小點(diǎn)到負(fù)載距 離dmin，即可測(cè)出微波阻抗。由于測(cè)量線的位置標(biāo)尺并不是從測(cè)

9、量線終端開(kāi)始刻度的，因而 無(wú)法直接測(cè)量dmin。在傳輸線上每隔n入g/2處的阻抗值相等，故可 以測(cè)等效參考面的阻抗確定待測(cè)阻抗。能否從你所測(cè)得的數(shù)據(jù)中求出膜片本身的阻抗？你能否考慮 出測(cè)量膜片阻抗的其他方法？可以，因?yàn)槟て?匹配負(fù)載的并聯(lián)接入，可以將輸入導(dǎo)納的值 減去歸一化匹配負(fù)載導(dǎo)納1，剩余值即為膜片的導(dǎo)納，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算即 可得到膜片的阻抗。可以用自動(dòng)測(cè)量線直接測(cè)量膜片+負(fù)載的導(dǎo)納和負(fù)載的導(dǎo)納， 二者直接相減。可以減小由于負(fù)載并不完全匹配所帶來(lái)的誤差。試比較實(shí)驗(yàn)中所用的三種駐波系數(shù)測(cè)量方法的特點(diǎn)。直接法:測(cè)試范圍受限于檢波晶體的噪聲電平及平方律檢波范 圍，通常p3-5.功率衰減法：此種方法是一種簡(jiǎn)便準(zhǔn)確的駐波測(cè)量方法，其測(cè) 量精度與晶體檢波律、測(cè)量放大器的線性無(wú)關(guān)，而主要取決于衰減器