微波测量线驻波与匹配实验大纲

微波测量线应用实验大纲一、实验目的1、 了解一般微波测试线的组成及其主要元、器件的作用，初步掌握它们的调整方法。2、 掌握波导传输线中驻波比的测量方法。3、 掌握调配器调配的方法及其对传输线驻波比的影响。二、实验内容1、 测量波导传输线中的驻波比。2、 应用三螺调配器降低波导传输线中的驻波比。三、微波测量线组成及测量原理常用的一般微波测试线组成如图1所示。图1常用的一般微波测试线组成本实验应用矩形波导（10厘米波段，TE10模）组成的微波测试线。其中，微波信号源（固态源或反射式速调管振荡器）在驱动电源激励下产生一个受到方波（1kHz）调制的微波高频振荡信号，载波频率范围约为2.5〜3.4GHz。隔离器为一小段波导内放有一个表面涂有吸收材料的铁氧体薄片，并外加一个恒定磁场使之磁化，从而对不同方向传输的微波信号产生了不同的磁导率，导致向正方向（终端负载方向）传播的波衰减很小，而反向（向信号源）传播的波则衰减很大，此即所谓的隔离作用，它使信号源能较稳定地工作。可变衰减器也是由一小段波导构成的，其中放有一表面涂有损耗性材料，并与波导窄壁平行放置的薄介质片。介质片越靠近波导中心处，衰减越大，反之，衰减越小。利用可变衰减器可以连续地改变信号源传向负载方向功率的大小；另外，如同隔离器一样，可变衰减器也具有一定的隔离作用。纵向场分布测量线是一段在其宽壁中心线开有一窄缝隙的矩形波导，电场探针从缝隙插入波导中，耦合出一定功率的微波信号，通过微波范围内用的晶体二极管检波器后变成为1kHz的低频信号，该信号测量（选频）放大器放大后，其幅度通过表头显示。当电场探针沿着波导纵向移动时，测量放大器表头显示的数值变化就对应着波导中纵向电场幅度的分布。波导传输线的终端接短路负载。三螺调配器为波导传输线的匹配调整器件，他由三根细圆柱金属棒分别在波导宽边中心线的不同纵向位置插入波导中，通过每一根金属棒伸进波导内部长度的变化改变反射波的幅度和相位，可以将传输线从终端短路状态调整到终端匹配状态。四、实验方法与实验步骤1、 首先按图1所示将测量系统安装好，并将三螺调配器的三根细圆柱金属棒全部退出波导（分别旋到最高位置，注意不要调出来！），然后接通电源和测量仪器的有关开关，观察微波信号源有无输出指示。若有指示，当改变衰减量或移动测量线探针的位置时，测量放大器的表头指示会有起伏的变化，这说明系统已在工作了。但这并不一定是最佳工作状态。例如，若是反射式速调管信号源的话还应把它调到输出功率最大的振荡模式，并结合调节信号源处的短路活塞，以使能量更有效地传向负载。若有必要，还可以调节测量线探头座内的短路活塞，以获得较高的灵敏度，或者调节测量线探针伸入波导的程度，以便较好地拾取信号的能量（注意，伸入太多会影响波导内的场分布）。对于其它微波信号源也应根据说明书调到最佳状态。有时信号源无输出，但测量放大器也有一定指示。这可能是热噪声或其它杂散场的影响；若信号源有输出，但测量放大器的指示不稳定或者当测量线探针移动时，其指示不变，均属不正常情况，应检查原因，使之正常工作。系统正常工作时，可调节测量放大器的有关旋钮或可变衰减器的衰减量（衰减量不能为零，否则会烧坏晶体二极管，最低调到5），使测量放大器的指示便于读数。2、 测量波导传输线中的驻波比。在上述条件下移动纵向场分布测量线中电场探针读取测量放大器读数的最大值和最小值，并记录。3、 应用三螺调配器降低波导传输线中的驻波比。双株线调配器和三株线调配器的类型和结构形式与单株线调配器基本上是一样的，只不过是用了两个或三个单株线而已，慢慢地调节其螺钉插入深度可以改变反射波大小。每调节一次，都要从测量放大器上观察一下驻波比的变化趋势：应使最大读数与最小读数之差越小越好。在上述条件下，调整三螺调配器电场探针的插入深度，当测量出的驻波比小于3即可结束实验，并记录调试过程中测量放大器读数的最大值、最小值和驻波比值。波导终端短路时匹配调试过程记录表序号电压最大值电压最小值驻波比备注1未加调配器2加调配器………N五、 实验报告内容1、 画出一般微波测试线系统的装置简图，并说明各部分功能。2、 总结实验项目的主要步骤、测试数据和计算结果。3