微波的波导传输与基本测量

微波的波导传输与基本测量第一页，共十页，2022年，8月28日三、实验内容1.微波是一种频率很高的电磁波，按目前的划分，频率在300兆赫至300千兆赫之间属于微波波段。对应的波长为1米到1毫米。一般将它再细分为三个小的波段，即：分米波段、厘米波段、毫米波段，本实验中将使用厘米波段微波，波长为3厘米。波长在1毫米以下至红外线之间的电磁波称为“亚毫米波”，这是一个正在开发的波段。测量原理图如下:第二页，共十页，2022年，8月28日2.微波沿普通的双股导线传输时，会大量地向周围空间辐射，同时由于电流的趋肤效应，导线的热损耗也急剧增大，这些都使微波能量无法有效地传输，因此，一般不用双导线来传送微波。常用的微波传输线为同轴线、波导管、带状线等，本实验采用波导管传输线，以下简称波导.波导是截面为矩形或圆形的金属管，如图1<a>所示。电磁场在金属管内传播，损耗很小。

矩形波导圆波导

第三页，共十页，2022年，8月28日3.测量原理本实验的线路如图10所示,波长计除了外接的一个外，在实验所用FL__2A型号源中也附有一个,可选择使用。第四页，共十页，2022年，8月28日4.驻波测量包括两部分内容，即(1)测定电场波腹和波节处的场强Emax和Emin，利用它们可以计算出驻波比等。(2)测定波节之间<或波腹之间>的距离，求得波导波长，为求得测量结果准确，常采用下述测量及计算方法：

1、小驻波比(1.005<P<1.5)在这种情况下，驻波波腹和波节都不尖锐，需多测几个波腹和波节的场强，求其平均值：当检波器工作于平方率特性区时：

第五页，共十页，2022年，8月28日5.交叉读数法测波导波长波导波长的测定一般为测定两个波节的位置，这样由探针引入的误差最小，为了准确测定波节的位置，常采用交叉读数法。方法是，不直接测量最小点的位置，而是在最小点两侧找到两个电流读数相同的点，记下它们的位置分别为D1‘和D1“<如图12>则有：D1min=(D1'+D1")/2同样，D2min=(D2'+D2")/2由此可得波导波长λg=2(D2min-D1min)。

第六页，共十页，2022年，8月28日实验二反射式速调管工作特性的研究一、实验目的要求1、熟悉微波信号源及仪表、波导元件的正确使用方法。2、熟悉反射式速调管的工作原理,并测定XFL—2A信号源中反射式速调管的工作特性曲线。3、根据速调管的工作特性曲线，提出使用该管的设想。二、实验仪器第七页，共十页，2022年，8月28日三、实验内容

本实验将采用两种方法对速调管的特性进行观察研究。第一种方法是逐点描述法（即静态法），方法是逐点改变反射极电压，测量在不同反射极电压时振荡器的输出功率和振荡频率，这样就可以绘制出速调管的工作特性曲线，即P…Ur曲线和f…Ur曲线。这是一个比较精确的方法，但由于本实验所用的XFL—2A型信号源中反射极电压调节范围较窄，用这种方法只能观察到两个振荡模，因而只适用于研究最佳振荡模的特性，实验线路见图13（用虚线连接的仪器在第二种方法时才用）。在对系统调匹配，并适当调节可变衰减器使示数合适后，即可进行测量。第八页，共十页，2022年，8月28日

第二种方法是所谓动态观察法，采用这种方法可以直接在示波器上显示各个振荡模的形状，进行测量分析，十分直观方便。第九页，共十页，2022年，8月28日

这时需将一个调制信号加到速调管反射极上，实验中是采用音讯一甲型音频信号发生器做调制信号源，它的输出电压较高，因而可以使速调管的反射极电压有比较大的变动，观察到较多的振荡模。音讯—甲只有正弦信号输出，在示波器使用内部扫描时基时，观察到的振荡模形状是失真的。为了避免失真可用音讯—甲的信号输出作为示波器的扫描时基。如果采用锯齿信号作为调制电压，则可以对速调管的工作特性进行更好的观察。在观察振荡模时，如果调节波长计<串在线路中的吸收式波长计>旋钮至适当位置，可以观察到“吸收谷”的存在，如图14所示，这是由于当腔体的固有频率与波导中的微波信号频率一样时，腔体会通过耦合孔吸收一部分微波功率，因而经过频率计传输出去的微波信号功率就减小了，形成“谷”点，利用这种现象可以测定各