微波测量系统的认识和调整

2016-07-25 10:59:19来源: mwrf
一、实验目的


1、进一步了解波导测量系统,熟悉基本微波测量元件正确的使用。

2、掌握用频率计校准频率的方法。

3、掌握用驻波测量线测量矩形波导波长λg 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,正确连接与调整图1~2 所示微波测量系统。信号源在左侧,待测
元件接在右侧,便于操作,连接系统要平稳,各元件接头要对准,晶体检波器输出引
线应远离电源和输入电路,以免干扰。如果系统连接不当,将会影响测量精度,产生
误差。系统调整主要包括信号源和测量线调整,以及晶体检波器的校准。

图1-2 微波测量装置方框图


2、驻波测量线的调整

图2-1 所示是三厘米波导测量线。它由开槽传输线,探针和传动装置三部分组

成,当探针经过窄槽插入波导内并与电场平行,其感应一个电动势经同轴探针座送到

晶体检波器,被检波后从测量放大器电表读出。

当探针座沿波导移动时,放大器读数就间接地表示了波导内电场大小的分布,找
出电场的最大值与最小值及其位置,就能求出驻波大小及相位

图2-1 Tc-26 波导测量线剖面结构原理图


当探针插入波导时,在波导中的等效导纳会引起不均匀性,相当在线上并联一个
导纳,如图2-2 所示。当终端接在任意阻抗时,由于Gu 的分流作用,驻波腹点和电
场强度都要比真实值要小,而Bu 的存在将是驻波腹点和节点的位置发生偏移。
当测量线终端短路时,驻波节点处的输入导纳Yin——>∞,驻波最大A 及最小
点B 位于Gin≈0 的圆上,如探针放在驻波的波节上B 上,由于此点处于输入导纳
Yin——>∞,故Yu 的影响很小,驻波节点的位置不会发生偏移。如果探针放在驻波
的波腹点,由于此点的输入导纳Yin——>0,故Yu 对驻波腹点的影响就特别明显,
探针里容性电纳将使驻波向负载方向偏移,如图2-3 所示。

图2-3 探针电纳对驻波分布图形的影响


所以探针引入的不均匀性,将导致场的图形畸变,使测得驻波波腹值下降而波节
点略有增高,造成测量误差,欲使探针导纳影响变小,探针愈浅愈好,但这时在探针
上感应电动势也变小。通常是在指示仪表上有足够指示下,尽量减少探针深度。
调节方法是将探针深入适当深度,测量系统终端短路,将探针移至二波节点之正
中位置,调节晶体座的调谐活塞,直至输出指示最大。
当信号源频率或探针深度改变时,由于将探针等效导纳也随之改变,所以必须重
新对探针进行调整。

3、 频率计

实验中常采用吸收式频率计,当失谐,能量通过波导管,负载指示有一个固定值,
当调到谐振点时,能量被反射,指示器读数下降到最小,根据频率计谐振装置的刻度,
即可直接读出相应的频率,见图2-4。

自由波长λ o 和波导波长λg 的换算方法:
λ o=C/F
式中C 为自由空间波传播速度,约3×1010cm/s
矩形波导中的H10 波满足公式:
λ g=λ o/√(1-(λo/2a)^2)
式中,a 为矩形波导宽边尺寸,对三厘米波导a=22.86mm.。

4、交叉读数法确定波节的位置

测量波节点附近两边指示电表读数相等的两点d11 和d12,d21 和d22,然后取平
均值确定波节d01 和d02 的位置,如图2-5 所示。
d01=1/2(d11+d12) d02=1/2(d21+d22)
波导波长:λ g=2*│d01—d02│
为了提高测量精度,多测几个波节点,求得多个波导波长,然后求平均值。

图2—5 交叉读数法测量节点位置


三 、实验装置

图2-6 测试装置图


四、实验内容

1、观察了解频率计,驻波测量线的结构形式。

2、用频率计测信号源的震荡频率。

3、用驻波测量线测量场的分布图形。

4、用驻波测量线测量波导的波长。

五、实验步骤

1、观察了解频率计,测量线的结构形式,读数方法。

2、按图2~6 检查整个系统。

3、按信号源调整方法进行调整,先选取信号源工作频率,调整波形类型、功率,然
后开启电源预热。

① 功率计:选择合适的探头和量程,把探头连到功率计上。开启电源预热五分钟
探头连到信号源上,输出功率。

② 信号源输出功率满足要求,经同轴连到测量系统上。

③ 用频率计校准频率,晶体检波器输出接到放大器输入,调谐晶体检波器,使电
表输出最大。缓慢调节频率计,使电表指示变小,当指示最小点时,这时频率
计指示频率,就是信号源输出信号频率,校准后频率不符合实验要求,改变信
号源输出,重新进行校准,直到达到实验要求频率。

④ 调整测量线,将测量线探针插入深度适当(约1.0mm)调节调谐回路,使测量
放大器指示最大。

⑤ 把探针座移到右边,用交叉读数法,确定波接点的位置,然后计算波导波长λ
g。画出相应表格

六、实验前的准备

1、熟悉测量线、频率计的工作原理和使用方法。

2、复习信号发生器,测量放大器正确使用,考虑好实验步骤及画好以下记录表格。
七、实验报告

1、由频率计测得信号频率,计算波导波长,并与实测的波导波长λ g 相比较,计算
相对误差。

2、如何正确调谐探针电路?注意什么事项。

八、思考题

1、当具有导纳的探针,插入波导系统中。在终端短路的情况下,波导中真正驻波图
形如何改变?为什么?

2、微波测量系统调整主要包括哪几部分的调整?

关键字:微波测量系统  探针

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016072516328.html
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