实验一-微波测量系统的认识与调试

实验一微波测量系统的认识与调试一、实验目的与要求应用所学微波技术的有关理论知识，理解微波测量系统的工作原理，掌握调整和使用微波信号源的方法，学会使用微波测量系统测量微波信号电场的振幅。了解有关微波仪器仪表，微波元器件的结构、原理和使用方法。二、实验内容1．掌握下列仪器仪表的工作原理和使用方法三厘米标准信号发生器（YM1123）、三厘米波导测量线（TC26）、选频放大器（YM3892）。2．了解下列微波元器件的原理、结构和使用方法波导同轴转换器（BD20-9）、E-H面阻抗双路调配器（BD20-8）、测量线（TC26）和可变短路器（BD20-6）等。三、实验原理本实验的微波测试系统的组成框图如图一所示可变衰减器微波频率计晶体检波器选频放大器/试系统波定向耦合器H面弯波导单螺钉调配器测量线可变衰减器微波频率计晶体检波器选频放大器/试系统波定向耦合器H面弯波导单螺钉调配器测量线亚美微波YAMEIMICROWAVE亚美微波YAMEIMICROWAVE--#-力线平行耦合的结果，必然得到感应电压，它的大小正比于该处的场强，交流电流在同轴腔3组成的探针电路内，由微波二极管4检波后把信号加到外接指示器，回到同轴腔外导体成一闭合回路。因此指示器的读数可以间接表示场强的大小。1、传输波导2、探针3、同轴腔4、微波二极管5、调谐活塞6、检波滑座当探针沿槽移动时，指示器就会出现电场强度E和E.。从而求得：maxminEmaxS=—Emin由标尺指出探针位置可以测出极小点至不连续面的距离dmin,从而可以测量阻抗。调谐活塞5在检波头中使晶体处于驻波的腹点以得到最大指示。检波滑座6用来支持检波头，并可沿轴向移动。在移动时保证探针与波导的相对位置不变。5•选频放大器（YM3892）本实验采用选频放大器对微波二极管的检波电流进行（线性）放大。5.1基本功能本选频放大器由四级低噪声运算放大器组成的高增益音频放大和选频网络组成。可使放大电路在“窄带内”对微弱音频信号进行放大，以减小噪声和微波信号源中寄生调频的影响，保证测量的精度。5.2结构和工作原理在信号源内用lKHz的方波对微波信号（如10GHz）进行调幅后输出。此调幅波在测量线内仍保持其微波特征。测量线输出端所接负载的特性决定其分布状态。由小探针检测经微波二极管检波所得的1KHz方波包络表征其微波性能指标。选频放大器则对此1KHz方波进行有效放大。YM3892选频放大器是一个增益60dB，可调带宽40Hz，中心频率lKHz的放大器，满足不同输入幅度的可调。表头指示弧线2条，第一条上标值为线性指示，下为相应的对数（dB）指示。第二条为驻波比指示，上为驻波比1〜3,下为3.2〜10。6•可变短路器（BD20-6）可变短路器由短路活塞与一套传动读数装置构成。活塞为两节抗流形式，传动丝杆带动活塞作相对于波导轴线移动，并由读数装置上读得其相对行程。改变短路面的位置，也就改变参考面的电抗和电纳，使节点的位置发生偏移。四、实验步骤1．按图1连接微波仪器仪表和微波元器件。将选频放大器的输入端和测量线同轴腔用Q9电缆线相连。接通选频放大器电源开关。2．微波信号源开机后，工作状态的指示灯在最右边位置，此工作状态下没有微波功率输出。由于本实验中指示器为选频放大器，故信号源“重复频率”量程置于“X10”，园盘刻度置于“100”处（在信号源的左中、下角）（调好将不再变动）。信号源面板有“衰减”和“频率”显示值。输出功率由“衰减”调节旋钮调节，顺时针输出减小，逆时针输出变大。本实验只调节“衰减”调节旋钮来获得适合的功率（两旁的旋钮即“调零”和“衰减调零”是在接上附件“电平探头”时才起作用）。3．“调谐”旋钮调节使信号源的工作频率发生改变，顺时针频率升高，逆时针频率降低。置工作频率在自己所需的频率点，如10.00GHz（从数字显示上直读）。4．接可变短路器在测量线的输出端，移动可变短路器刻度到0.00。通过信号源工作状态习叵］键，置工作状态在“『LT”方波状态。此时信号源输出的是1KHz方波调制下的（10GHz）微波功率。注意：为防止在拆装微波元器件时，微波功率从波导中辐射，请将工作状态通过宙叵］选择在最右边位置“外整步”后再拆装。测试时置于“"_T”方波状态。选频放大器输入阻抗置于“200K”，“正常5dB”开关置于“正常”状态，（5dB为使输入信号减小5dB）。右上部“通带”放在“40Hz”（带宽越窄，通带Q值越高，增益越高）。此时整个系统已工作。依次调节E-H调配器、E面和H面罗盘，改变信号源功率输出。调节选频放大器“频率微调”，使信号发生器1KHz方波调制信号与选频中的频率相一致。一般开机时调准，开机半小时后再微调一下。本实验中根据输入信号的大小，调节“分贝”档位开关及“增益”电位器来满足波腹节的读数需求。实际使用中尽量把增益开关置于“40〜60dB”三档中使用。使信号源基本满足测量线检波器的平方律检波段。移动TC26测量线的检波滑座和调谐活塞（指探头侧面的园螺盘）的位置，使探针位于波腹点，即选频放大器指示值最大，并按步骤7、8反复调节。记下测量线标尺值L1,移动可变短路器一定距离，如5mm。转动测量线检波滑座重新找到最大值，记下测量线标尺值L2。