2025年微波与电磁场测试实验研究报告

电磁场与微波测量试验汇报(三)组员一：组员二：试验一：微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量一，试验目的(1)学习微波的基本知识；(2)理解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术；(3)学习用微波作为观测手段来研究物理现象。二，试验原理本试验接触到的基本仪器室驻波测量线系统，用于驻源选频放大器检波器隔高器测量线单螺话配器波长表可安衰减器1,波导测量线装置2,晶体检波器微波测量中，为指示波导(或同轴线)中电磁场强度的大小，是将它通过3,波导管4,隔离器位于磁场中的某些铁氧化体材料对于来自不一样方5,衰减器把一片能吸微波能量的吸取片垂直于矩形波导的宽成，用以部分衰减传播功率，沿着宽边移动吸取片6,谐振式频率计(波长表)腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本不影响波导中波从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。7,匹配负载波导中装有很好地吸取微波能量的电阻片或吸取8,环形器在接头中心放一铁氧体圆柱(或三角形铁氧体块),在接头外面有“U”形永9,单螺调配器插入矩形波导中的一种深度可以调整的螺钉，并沿着无辐射缝作纵向移动，通过调整探针的位置使负载射波幅度相等而相位相反，从而抵消失配元件在系统中引起的反射而到达匹配。10,微波源提供所需微波信号，频率范围在8.6-9.6GHz内可调，工作方式有等幅、方11,选频放大器用于测量微弱低频信号，信号经升压、放大，选出1kHz附近的信号，经整三，试验内容和试验环节先将信号源的工作方式选为：等幅位置，将应指示器，观测输出；再将信号源的工作方式选为：方微波的频率测量是微波测量的基本内容之一。其测量措施有两种：(1)谐振腔法；(2)频率比较法。本试验采用谐振腔法。由于波长和平率直接满足关系，因此频率和波长的测量是等效的。吸取式波长计的谐振腔，其只有一种输入端和能量传播线路相连，调谐过程可以从能量传播线路接受端指示器读数的减少可以判断出来；本试验采用了吸取式波长计测量信号源频率，为了确定谐振频率，用波长表测出微波信号源的频率。详细做法是：旋转波长表的测微头，当波长表与被测频率谐振时，将出现波峰。反应在建波指示器上的指示是一跌落点，此时，读出波长表测微头的读数，再从波长表频率与刻度曲线上查出对应的频率；5.按试验书框图连接微波试验系统；6.微调单旋调配器，事腔偏离匹配状态(出于匹配状态时，电流会到达一种最小值),检波电流计上有一定示数(不小于最小值);7.调整波长计使检波电流计再次出现最小值的时候，读出此处波长计的刻度8.按照波长计的刻度值去查找“波长计-频率刻度对照表”,就可以得到对应的信号源频率值；9.变化信号频率，从8.6G开始测到9.6G,每隔0.1G测量一次，记录在数据表格中。四，试验成果和分析误差(%)1.f0为信号源频率值；f1为查表得到频率；f=|f0-f1|为信号源误差。本试验的数据如表格中所示：f=|f0-f1|的误差很小在可控范围0.009~0.044内，因此认为试验成功。2.产生误差的原由于：①仪器测量自身产生的误差：毕竟是用了很久的仪器，并且连接的器件也诸多，因此误差在所难免；②人为误差：在读数据时需要几种人的配合，调整波长表的测微头，观测电流表指针变化是两个人，也许会使数据有误差，加之在读数上也会有人为误差；试验二：波导波长的测量一，试验内容波导波长的测量【措施一】两点法试验原理如下图所示：按上图连接测量系统，可变电抗可以采用短路片，在测量线中入射波与反射波的叠加为靠近纯驻波图形，只要测得驻波相邻节点得位置两点法确定波节点位置将测量线终端短路后，波导内形成驻波状态。调探针位置旋钮至电压波节点处，选频放大器电流表表头指示值为零，测得两个相邻的电压波节点位置(读得对应的游标卡尺上的刻度值T₁和T₂),就可求得波导由于在电压波节点附近，电场(及对应的晶体检波电流)非常小，导致测量线探针移动“足够长”的距离，选频放大器表头指针都在零处“不动”(实际上是眼睛未察觉出指针有微小移动或指针因惰性未移动),因而很难精确确定电压波节点位置，详细测法如下：把小探针位置调至电压波节点附近，尽量加大选频放大器的敏捷度(减小衰减量),使波节点附近电流变化对位置非常敏感(即小探针位置稍有变化，选频放大器表头指示值就有明显变化)。记取同一电压波节点两侧电流值相似时小探针所处的两个不一样位置，则其平均值即为理论节点位置：两点法确定波节点位置示意图图2【措施二】间接法矩形波导中的H10波，自由波长λ0和波导波长λg满足公式：通过试验测出波长，然后运用仪器提供的对照表确定波的频率，运用公式λ0=确定出λ0,再计算出波导波长λg,运用波长表进行波导波长测量要注意，测量信号波长完毕后要将波长计从谐振点调开，以免信号衰减后影响背面的测量。二，试验环节(1)观测衰减器、空腔波长计、驻波测量线的构造形式、读数措施。(2)按图一检查系统的连接装置及连接电缆和电缆头。(3)启动信号源，预热仪器，并按操作规程调整信号工作频率及幅度，并调整调制频率。注意：输出信号功率不能过大，以免信号过大烧坏检测器件及仪器，启动选频放大器电源，预热按阐明书操作。注意：分贝开关尽量不要放在60db位置，以免工作时因信号过大损坏(4)运用两点法进行测量，将波导测量线终端短路(同轴测量线终端开路),调测量放大器的衰减量和可变衰减器使探针位于波腹时，放大器指示电表靠近满格，用公式la,1b两点法测量波导波长。(5)将驻波测量线探针插入合适深度(约1.0mm),将探针转移至两个波节点的中点位置，然后调整其调谐回路，使测量放大器指示最大。(6)运用间接法来测量波导波长λg,首先，用波长计测量信号波长。测三次取平均值，再按照公式二计算λg,测量完毕后要将波长计从谐振点调开，以免信号衰减影响背面的测量。校准晶体二极管检波器的检波特性(7)将探针沿测量线由左向右移动，按测量放大器指示每变化最大值刻度的10%,记录一次探针位置，给出u沿线的分布图形。(8)设计表格，用驻波测量线校准晶体的检波特性。(9)作出晶体检波器校准曲线图。令d作为测量点与波节点的距离；do是波节点的实际位置，d0+d就是测量点的实际位置(10)再移动探针到驻波的波腹点，记录数据，分别找到波腹点相邻两边指示电表读数为波腹点50%对应的值，记录此刻探针位置d1和d2,根据公式求得晶体检波率n,和(8)所得的数值进行比较。三，试验成果分析两点法测波长由公式(1b)可求得λg=42.1所测量的波导波长：42.1波节点d0的位置：82相对电场强度0d(理论0d0测量点实际位U3456(1)作出测量线探针在不一样位置下的读数分布曲线上图为对数坐标，横轴表达logE,纵轴表达logU分析：根据理论分析，上图应当是一条斜率为n的直线，而实段计算斜率，经计算，直线的斜率约为2.1,因此晶体检波率为第二种定标方式：=2.15(4)做晶体检波特性的校准时，有哪些重要误差原因?怎样减少或防止?答：晶体二极管是一种非线性元件，亦即检波电流I同场强四，思索题(1)在波导系统终端短路的状况下，插入具有导纳的探针后，波导中真点处的输入导纳Yin→趋近于无穷大，驻波最大点A及最小点Gin=0的圆上。假如探针放在驻波的波节点B上，由于此点处的输入导纳Yin在驻波的波腹点，由于此点处的输入导纳Yin→0,故Yu对驻波腹点的(2)用波长表测量自由空间中的信号振荡频率后，为何还要失谐频率计?答：电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本上不影响波导中波的传播。当电磁波的频率满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反应到波导中的阻抗发生剧烈变化，对应地，通过波导中的电磁波幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。假如不失谐频率计，波导中传播的电(3)平方律检波特性，只有在小信号时才合用，在测