微波技术与天线实验报告(航大)

PAGEPAGE4电磁场、微波测量实验报告姓名：学号：学院：电子信息工程学院实验1电磁喇叭天线特性测量一、实验目的研究电磁喇叭天线方向性图的测量方法以及天线的互易性原理。二、实验仪器及装置图1、三厘米固态信号源2、喇叭天线3、分度转台及支柱4、微分表三、实验原理由于在通信、雷达等用途中，天线都处于它的远区，所以正确的测试天线的远区场辐射特性非常重要。天线参量是描述天线辐射特性的量，可用实验的方法测定。天线参量的测量是设计天线和调整天线的重要手段，其中最重要的是测量其辐射场幅值分布的方向性，其表征量是天线的方向函数及方向图。四、实验内容及步骤1、按图连接好装置。2、整机机械调整:首先旋转工作平台使0度刻线与固定臂上只针对正，在转动活动臂使活动臂上的指针对正在工作平台180度刻线上。3、固定被测天线，而把辅助天线沿以被测天线为中心，距离r为半径的圆周运动转动平台记录工作平台角度及微安表度数。Yoz平面方向图的数据逆时针转动角度180177174171168165162159156153150147微安100948062463220106420顺时针转动角度-180-177-174-171-168-165-162-159-156-153-150-147微安1009692806044261810642逆时针转动顺时针转动Xoz平面方向图数据逆时针转动角度180177174171168165162159156153150147微安1009280563620820000顺时针转动角度-180-177-174-171-168-165-162-159-156-153-150-147微安10096887052301242000逆时针转动顺时针转动实验2电磁波参量的测量一、实验目的（1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如E、H和S互相垂直。（2）熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长，并确定电磁波的相位常数和波速。（3）了解电磁波的其他参量，如波阻抗等。二、实验仪器DH1211型3cm固态源1台DH926A型电磁波综合测试仪1套XF-01选频放大器1台PX-16型频率计三、实验原理 两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同，它们相互干涉的结果，在传播路径上形成驻波分布。通过测定驻波场节点的分布，求得波长的值，由、得到电磁波的主要参数：、。四、实验结果数据：x1=37.67x2=44.72x3=53.59x4=59.75(x1+x2)/2=41.195(x3+x4)/2=56.67所以波长为（56.67-41.195）*2=30.95mm=3.095cm实验3微波工作波长的测量一、实验目的熟悉测量线的使用方法。掌握工作波长测量的方法。二、实验原理1．测量系统的连接与调整进行微波测量，首先必须正确连接与调整微波测试系统。图3－1示出实验室常用的微波测试系统，信号源通常位于左侧，待测元件接在右侧，以便于操作。连接系统平稳，各元件接头对准。晶体检波器输出引线应远离电源和输入线路，以免干扰。如果系统连接不当，将会影响测量精度，产生误差。图3－1微波测试系统系统调整主要指信号源和测量线的调整以及晶体检波器的校准。信号源的调整包括振荡频率、功率电平及调制方式等。本实验讨论驻波测量线的调整和晶体检波器的校准。2．测量线的调整及波长测量（1）驻波测量线的调整驻波测量线是微波系统的一种常用测量仪器，它在微波测量中用途很广，如测驻波、阻抗、相位、波长等。测量线通常由一段开槽传输线，探头（耦合探针、探针的调谐腔体和输出指示）、传动装置三部分组成。由于耦合探针伸入传输线而引入不均匀性，其作用相当于在线上并联一个导纳，从而影响系统的工作状态。为了减小其影响，测试前必须仔细调整测量线。实验中测量线的调整一般包括选择合适的探针穿伸度、调谐探头和测定晶体检波特性。探针电路的调谐方法：先使探针的穿伸度适当，通常取1.0～1.5mm。然后测量线终端接匹配负载，移动探针至测量线中间部位，调节探头活塞，直到输出指示最大。（2）波长测量用谐振式波长计测量。调谐波长计，使得指示器指针达到最大值，记录此时的波长计刻度，查表，确定波长计谐振频率，再根据，计算出信号源工作波长。三、实验仪器及装置图图3－4测试装置图四、实验内容及步骤1．调整测量线1.1参照图3－4连接各微波元件。1.2测量线终端接晶体检波架，调整微波信号源使获得最佳方波调制输出功率。1.3调整测量线：（1）测量线终端接匹配负载，并将探头晶体检波输出端接选频放大器。（2）转动探头上部的调节螺母来调整探针插入深度，其读数由顶部标尺刻度指示（单位为mm）。插入深度取1～1.5mm。调谐探针回路（调银白色活塞），使指示器读数最大，再调谐检波回路（黑色活塞），使指示器读数最大。2.工作波长的测量实验结果数据：工作频率为8.999MHZD11=94.5D12=100.0D21=118.9D22=124.5(D11+D12)/2=97.25(D21+D22)/2=121.7所以波长为(121.7-97.25)*2=48.9mm实验4电压驻波比的测量一、实验目的掌握测量大、中电压驻波比的方法。二、实验原理电压驻波比（简称驻波比）是传输线中电场最大值与最小值之比，表示为：（4－1）测量驻波比的方法及仪器很多，本实验讨论用驻波测量线，根据直接法，等指示度法测量大、中电压驻波比。直接法直接测量沿线驻波的最大和最小场强（参见图4－1），根据式（4－1）直接求出电压驻波比的方法称直接法。该方法适用于测量中、小驻波比。图4－1无耗线上的驻波图等指示度法等指示度法测量适用于大、中电压驻波比（）。如果被测件驻波比较大，驻波腹点和节点电平相差悬殊，因而测量最大点和最小点电平时，使晶体工作在不同的检波律，故若仍按直接法测量驻波比误差较大。等指示度法是测量驻波图形节点两旁附近的驻波分布规律，从而求得驻波比的方法，因此能克服直接法测量的缺点。图4－2等指示度法功率衰减法功率衰减法适用于任意驻波比的测量，它用精密可变衰减器测量驻波腹点和节点两个位置上的电平差，从而测出驻波比。改变测量系统中精密可变衰减器的衰减量，使探针位于驻波腹点和节点时指示电表的读数相同，则驻波比可用下式计算：（4－6）式中，，分别为探针位于波腹和波节点时精密衰减器衰减量。三、实验仪器及装置图如图4－3所示。四、实验内容及步骤微波测试系统的调整1.1按图3－3检查测试系统，测量线终端接检波架，开启电源，预热各仪器。1.2按操作规程使信号源工作在方波调制状态，并获得最佳输出。1.3调整测量线，调整探针电路，检波电路，使测量线工作在最佳状态。调整输入功率电平，使晶体工作在平方律检波范围内。图4－3测试装置图1.4用直读式频率计测量工作频率，记录数据。1.5测量线终端接短路板，用交叉读数法测量两个相邻波节点位置，计算波导波长，重复五次，将数据记于表4－1中，取平均值作为。用直接法测量开口波导及单螺钉的电压驻波比。2.1测量线终端开口，移动探针至驻波腹点，调整指示器灵敏度，使指示电表读数达满度（或近满度，“100”或“90”）。2.2分别测定驻波腹点和节点的幅值和，列表4-2记录数据并计算。表4－2驻波腹点和节点的幅值指示计读数1239089893.2758892.3测量线终端接单螺钉（旋入4mm）和匹配负载，重复步骤2.1，2.2，并测量两次，列表记录数据并计算。3.用等指示度法测量单螺钉的电压驻波比。3.1调节单螺钉穿伸度约7mm，测量线探针移至驻波节点。调整可变衰减器，指示度灵敏度，必要时可调整测量线探针穿伸度（一般不调），使指示电表读数接近“40”或“50”，读取驻波节点幅值