1、北郵電磁場實驗-波導波長的測北京郵電大學電磁場與微波測量實驗實驗二波導波長的測量學院:電子工程學院班級:2011211207組員:鄒夫、馬睿、李貝貝執筆:鄒夫目錄1.實驗內容.11.1實驗目的.11.2實驗設備.11.3實驗系統框圖.21.3實驗步驟.22.實驗原理.42.1兩點法.42.2間接法.53實驗數據與分析.63.1測量波導波長.63.1.1兩點法.63.1.2直接法.63.2晶體檢波特性.73.2.1晶體校準曲線圖.73.2.2晶體檢波率公式計算.103.3誤差分析.104.思考題.105.實驗心得與體會.121 / 71.實驗內容1.1 實驗目的通過博導波長測量系統測出波導波長1

2、.2 實驗設備1.DH1121C型微波信號源2.DH364A00型3cm測量線2 / 71.3 實驗系統框圖1.3 實驗步驟測量波導波長1.觀察衰減器、空腔波長計、主播測量線的結 構形式、讀數方法；2.按照系統框圖檢查系統的連接裝置以及連 接電纜和電纜頭；3.開啟信號源，預熱儀器，并按照操作規則調 整信號工作頻率以及幅度，并調整調制頻率；4.利用兩點發進行測量，將波導測量線終端短 路，調測放大器的衰減量和可變衰減器使當探針 位于波腹時，放大器只是電表接近滿格，用兩點 法測量波導波長；5.將駐波測量線探針插入適當深度，將探針移 到兩個波節點的重點位置，然后調節其調諧賄賂，使測量放大器指示最大；6

3、.利用間接法來測量波導波長 入g。首先用波 長計測量信號波長入。，測三次去平均值。再計 算入g。測量完3 / 7成后要將波長計從諧振點調開， 以免信號衰減影響后面的測量； 校準晶體二極管檢波器的檢波特性7將探針沿線測量線移動，按測量放大器指示 改變最大值刻度的10%記錄一次探針位置，給 出U沿線的分布圖形；8.設計表格，用駐波測量線校準晶體的檢波特 性；9做出晶體檢波器校準曲線圖；10.再移動探針到駐波的波腹點，記錄數據，分別找到波腹點兩相鄰邊指示電表讀數為波腹 點50%寸應的值，記錄此刻探針的位置di，d2, 根據公式n =求 得 晶 體檢波率n，和8卬“叫石丿所得的數值進行比較。2.實驗原

4、理2.1 兩點法按照系統框圖連接測量系統。可變電抗采用短 路片，短路片的反射系數接近1。在測量線中，入射波與反射波的疊加為接近純駐波的圖形，只 要測得駐波相鄰節點的位置L1、L2，由-*= L2，即可求得波導波長入#。4 / 7波節點的位置心加取心和巧的平均值:min由上圖可知，波導波長: 八=2陣血丁爲J2.2間接法理論上，自由波長如和頻率/的換算方法：C久0=孑c為自由空間傳播速度，約3 * 1O10厘米每秒；矩形波導中的H10波，自由波長幾0和波導波長入9滿足公式：5 / 7a為矩形波導寬邊尺寸，對三厘米波導a = 22.86毫米。上個實驗已經用波長表測出信號波長，計算入盤。6 / 73

5、實驗數據與分析3.1 測量波導波長3.1.1 兩點法TTlTjTl139.722 mm129.678mm112.584mm102.576mm=134.700 mm隘-警=107.58mm由公式Ag = 2需口 爲可以計算出X.二54. 24 mm3.1.2 直接法第一次第二次第三次平均值f(GHz)8.6788.6788.677/幾o(mm) 34.57034.57034.574/心mm)52.82552.82552.84052.830由上表可知，zg二S2 AVM)mm7 / 73.2 晶體檢波特性3.2.1 晶體校準曲線圖所測量的波導波長：54.24mm波節點的位置：134.7mmE/Em

6、ax00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0do石斗8嘉舊丄甘備備耳6331.320. &15.3125.400.8611.7332.6333.5454.525.5456.6967.9769.68613.5d6134.135.56136.43137.33138.24139.2140.24141.39142.67144.38148.2d+do71335256666002.99.116.227.036.050.165.183.2100rUU/Umax000.0290.0910.1620.270.3600.5100.6510.83210logE/-1-0.69-0.52

7、-0.39-0.3-0.22-0.15-0.09-0.04093802576logU/-1.53-1.04-0.79-0.5-0.44-0.30-0.18-0.0808117406根據U和d的大小，畫出U,d的關系曲線，如下8 / 7圖所示:其中，藍色的x代表原始數據，紅色的曲線為1cosnn。可以看出，U與d大致成三角函數 的關系。將logE和logU的值輸入到Matlab里通過線性回歸函數polyfit計算出一元線性回歸函數的系數，即直線部分的斜率；部分代碼如下：E = 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1;U=0.029 0.091 0.162 0.27 0

8、.36 0.501 0.6510.832 1;9 / 7E_log=log10(E);Uog=log10(U);c=polyfit(Eog, U_log,1); x=-0.8:0.1:0;y=c(1)*x+c(2);plot(E_log, U_log,x); hold on;plot(x,y,r);圖如下所示：檢波晶體的校準曲線其中斜率c(1)=2.1426;所以得到晶體檢波率n=2.1426；322 晶體檢波率公式計算di(mm)d2(mm)W(mm)141.410127.96213.44810 / 7根據公式n =可以算得到n=2.038。噸丿3.3 誤差分析通過兩點法和間接法算得的波導波

9、長相差不 大，約為2.66%，處于合理誤差范圍內通過曲線 法和計算法測得的n相差不大，約為4.88%,處 于合理誤差范圍內；主要誤差因素可能有：1.讀數誤差；2.微波信號源信號不穩定，頻率 在測量前后有改變。4.思考題1.在波導系統終端短路的情況下，插入具有導 納的探針后，波導中真正駐波圖形如何改變？答：由于導納的分流作用，駐波腹點和節點的 電場強度都要比真實值小，使位置波節點和波腹 點發生偏移。探針呈容性電納將使駐波腹點向負載方向偏移。如圖所示:11 / 72.用波長表測量自由空間信號震蕩頻率后，為什么還要失諧頻率計？答：電磁波通過耦合孔從波導進入頻率計的空 腔中，當頻率計的腔體失諧時，腔里

10、的電磁場極 為微弱，此時，它基本上不影響波導中波的傳輸。 當電磁波的頻率滿足空腔的諧振條件時，發生諧 振，反映到波導中的阻抗發生劇烈變化，相應地, 通過波導中的電磁波信號強度將減弱， 輸出幅度 將出現明顯的跌落，從刻度套筒可讀出輸入微波 諧振時的刻度，通過查表可得知輸入微波諧振頻 率。如果不使用失諧頻率計，波導中傳播的電磁 波會十分微弱。3.平方律檢波特性只有小信號才適用，在測試 過程中，需要采取哪些措施實現小信號？答：使用衰減器：衰減器是把一片能吸收微波 能量的吸收片垂直于矩形波導的寬邊，縱向插入 波導管，用以部分衰減傳輸功率， 沿著寬邊移動 吸收片可改變衰減量的大小。衰減器起調節系統 中微波功率的作用。4.為什么要測晶體檢波率？指示電表讀數和 微波場強E之間成什么關系？答：當微波功率變化較大時a和k就不是常 數，且和外界條件有關，所以在精密測量中必 須對晶體檢波器進行定標。電表讀數和場強的成 指數比例關系。12 / 75.實驗心得與體會電磁場與微波測量實驗是由三個人組隊的實 驗，通過本次試驗，我們知道了同學之間互相合 作的重要性。我們組三個成員通過分工合