微波实验系统说明书.docx
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微波实验系统说明书
DH406A型
微波实验系统
（波导参数测试系统）
使用说明书
北京大华无线电仪器厂
一．实验系统概述
二．主要技术规格
三．系统试验方法
四．系统的成套性
五．产品质量保证
一．实验系统概述
本系统是为适应高等院校近代物理实验而配置的微波参数实验系统。
它是由三公分微波波导元件组成，各学校可根据教学试验大纲要求，与选件配套组成各种试验系统，该系统主要功能可使学生通过实验学习并掌握下列基本知识：
１．了解各种微波器件
２．了解微波工作状态及传输特性
３．了解微波传输线场型特性
４．熟悉驻波、衰减、波长（频率）和功率的测量
５．学会测量微波介质材料的介电常数和损耗角正切值
二．主要技术规格：
1.频率范围：
8600～9600MHz
2.波导标准：
BJ100（GB11450.2-89）
3.法兰盘型号：
FB100
4.环境条件：
按电子测量仪器环境试验总纲（GB6587.1-86）第二组标准
5.供电要求：
试验用各种仪器均需用交流稳压电源
三．系统试验方法：
微波实验系统的使用在教材中有较为详尽的论述，本说明书只简单介绍几种测量方法。
各高校可结合教学大纲，选取不同的选件扩展各种试验。
（选件见附录）
3．1驻波测量：
图一：
驻波测量框图
3.1.1按图一所示的框图连接成微波实验系统。
3.1.2调整微波信号源，使其工作在方波调制状态。
3.1.3左右移动波导测量线探针使选频放大器有指示值。
3.1.4用选频放大器测出波导测量线位于相邻波腹和波节点上的Imax和Imin。
3.1.5当检波晶体工作在平方律检波情况时，驻波比S为：
其驻波分布如图二：
I
Imax
IminL
图二驻波分布图
其中：
I：
为选频放大器的指示值
L：
为驻波在波导测量线中的相对位置
3.2大驻波系数的测量
当被测件驻波系数很大时，驻波波腹点与波节点的电平相差较大，在一般的指示仪表上，很难将两个电平同时准确读出，晶体检波律在相差较大的两个电平可能也不同，因此不能将它们相比求出驻波系数。
下面介绍用功率衰减法测量大驻波系数。
（精密衰减器需单独配备）
图三：
功率衰减法连接框图
3.2.1按图三连接仪器，使系统正常工作，精密衰减器置于“零”衰减刻度。
3.2.2将测量线的探针调到驻波波节点，调节精密可变衰减器，使电表指示在80刻度附近，并记下该指示值。
3.2.3将测量线的探针调到驻波波腹点，并增加精密衰减器的衰减量，使电表指示恢复到上述指示值，读取精密衰减器刻度并换算出衰减量的分贝值A。
被测驻波系数为：
3.3频率测量（谐振腔法）：
3.3.1按图一所示的框图连接微波实验系统。
3.3.2将检波器及检波指示器接到被测件位置上。
3.3.3用波长表测出微波信号源的频率。
旋转波长表的测微头，当波长表与被测频率谐振时，将出现吸收峰。
反映在检波指示器上的指示是一跌落点，（参见图四）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。
检波指示器指示I
谐振点
波长表测微头刻度
图四：
波长表的谐振点曲线
3.4波导波长的测量：
图五：
波导波长测量系统框图
3.4.1按图五连接测量系统。
由于可变电抗的反射系数接近1，在测量线中入射波与反射波的叠加为接近纯驻波的图形，如图六所示，只要测得驻波相邻节点得位置L1、L2，由
，即可求得波导波长λg。
3.4.2为了提高测量精度，在确定L1，L2时，可采用等指示度法测出最小点Imin对应的L（参看图六）,即可测出I1（I1略大于Imin），相对应的两个位置
则：
同理：
即可求得精度较高的λg。
I
Imax
I1
Imix
X’1L1X1″X’2L2X2”L
图六：
电场沿测量线分布图
3.5功率的测量
负白载
图七功率测量微波系统框图
按图七连接仪器，使系统正常工作。
注意：
开机前将系统中的全部仪器必须可靠接地，否则，功率头极易烧毁。
3.5.1相对功率测量：
波导开关旋至检波器通路，当检波器工作在平方率检波时，电表上的读数I与微波功率成正比：
电流表的指示I∝P，即表示为相对功率。
3.5.2绝对功率测量：
波导开关旋至功率计通路，用功率计可测得绝对功率值。
3.6衰减的测量
定义：
衰减量
dB
其中：
P1为匹配状态下的输入功率。
P2为匹配状态下的输出功率。
图八：
衰减器测量微波系统框图
3.6.1直接测量法：
按图八所示的框图连接微波系统，使微波信号源处于最佳工作状态。
接入被测器件前，调整调配器，使测量线上测得得检波部分为匹配状态，并从指示器上读得电流I1。
接入被测器件后，从指示器上读得电流I2。
当检波器为平方律检波时：
3.6.2高频替代法
被测器件接入前，调节精密可变衰减器至A1，使指示器指示为I。
被测器件接入后，调节精密可变衰减器至A2，使指示器指示仍为I。
被测器件的衰减量A=A2-A1，此法比直接测量法精确,其测试精度取决于衰减器的精度。
注意：
进行衰减量测量时，被测器件应与测试系统匹配。
3.7介质ε及tgδ测试系统
使用步骤：
1．按图九连接测试系统，使信号源处于扫频工作状态。
2．在样品未插入腔内时，找出样品谐振腔的谐振频率。
（即改变扫频信号源的扫频范围），从示波器观察谐振腔的谐振曲线，用波长表测量腔的谐振频率f0（见图十）。
注：
精密衰减器需单独配备
利用波长表在示波器上形成的“缺口尖端”为标志点，测定示波器横轴的频标系数K（即单位长度所对应的频率范围，以兆赫/格表示）作法是：
调节波长表，使吸收峰在示波器横向移动适当距离△L，由波长表读出相应的频率差值△f,则频标系数K=△f/△L,一般可以做到K=0.4兆赫/格,谐振曲线的半功率频宽│f1-f2│可以由K和半功率点的距离│L1-L2│决定。
3.在样品插入后，改变信号源的中心工作频率，使谐振腔处于谐振状态，再用上述方法测量的谐振频率fs和半功率频宽︱f’1-f’2︱。
4.利用公式
算出QL，Q’L
其中：
QL……样品放入前的品质因数
Q’L……样品放入后的品质因数
利用公式
可以算出
和
，
f0……谐振腔未放入样品前的谐振频率
fs……谐振腔放入样品后的谐振频率
V0……谐振腔体积
VS……样品的体积
注：
作样品谐振腔的谐振曲线需用扫频信号源，若没有扫频信号源，则应逐点改变信号源的频率，并保持每个频率上有相同的输出功率。
图九：
介质ε及tgδ测试系统方框图
P
P0
（P0-P1）/2
P1
f
f1f0f2
半功率点位置
图十：
样品谐振腔的谐振曲线
四．系统的成套性：
序号
名称
数量
序号
名称
数量
1
可变衰减器
1
16
介质材料样片（聚四氟乙烯）
3
2
波长表
1
17
介质材料样片（电工黑胶木）
3
3
检波器
1
18
波导支架
3
4
电缆
1
29
螺钉
40套
5
检波指示器
1
20
系统使用说明书
1
6
隔离器
2
21
合格证
1
7
环行器
1
8
可变电抗器
1
9
单螺调配器
1
10
直波导
1
11
匹配负载
1
12
短路板
1
13
样品谐振腔
1
14
耦合片
1
15
介质材料样片（有机玻璃）
3
五．产品质量保证
我厂自发货之日起18个月内，如用户遵守运输、贮存和使用规则而产品质量低于技术标准规定时，本厂负责免费修理。
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