北邮电磁场实验波导波长的测量Word文件下载.docx

1、 1.DH1121C型微波信号源 2.DH364A00型3cm测量线1.3实验系统框图1.3实验步骤测量波导波长1.观察衰减器、空腔波长计、主播测量线的结构形式、读数方法； 2.按照系统框图检查系统的连接装置以及连接电缆和电缆头； 3.开启信号源，预热仪器，并按照操作规则调整信号工作频率以及幅度，并调整调制频率； 4.利用两点发进行测量，将波导测量线终端短路，调测放大器的衰减量和可变衰减器使当探针位于波腹时，放大器只是电表接近满格，用两点法测量波导波长； 5.将驻波测量线探针插入适当深度，将探针移到两个波节点的重点位置，然后调节其调谐贿赂，使测量放大器指示最大； 6.利用间接法来测量波导波长g

2、。首先用波长计测量信号波长0，测三次去平均值。再计算g。测量完成后要将波长计从谐振点调开，以免信号衰减影响后面的测量；校准晶体二极管检波器的检波特性 7.将探针沿线测量线移动，按测量放大器指示改变最大值刻度的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.做出晶体检波器校准曲线图； 10.再移动探针到驻波的波腹点，记录数据，分别找到波腹点两相邻边指示电表读数为波腹点50%对应的值，记录此刻探针的位置d1，d2，根据公式求得晶体检波率n，和8所得的数值进行比较。2.实验原理2.1两点法 按照系统框图连接测量系统。可变电抗采用短路片，短路片的反

3、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，只要测得驻波相邻节点的位置L1、L2，由 ，即可求得波导波长。波节点的位置取和的平均值：由上图可知，波导波长：2.2间接法理论上，自由波长和频率的换算方法：c为自由空间传播速度，约厘米每秒；矩形波导中的波，自由波长和波导波长满足公式：a为矩形波导宽边尺寸，对三厘米波导毫米。上个实验已经用波长表测出信号波长，计算。3实验数据与分析3.1测量波导波长3.1.1两点法 139.722 mm129.678 mm112.584 mm102.576 mm =134.700 mm =107.58 mm由公式可以计算出 mm3.1.2直接法第一

4、次第二次第三次平均值（GHz）8.6788.677/（mm）34.57034.57452.82552.84052.830由上表可知，3.2晶体检波特性3.2.1晶体校准曲线图所测量的波导波长：54.24mm 波节点的位置：134.7mmE/Emax0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0d0.8611.7332.6333.5454.525.5456.6967.9769.68613.56d+d0134.7135.561136.433137.333138.245139.22140.245141.396142.676144.386148.26U2.99.116.227.036.0

5、50.165.183.2100U/Umax0.0290.0910.1620.2700.3600.5100.6510.8321logE-1-0.699-0.523-0.398-0.30-0.222-0.155-0.097-0.046logU-1.538-1.041-0.791-0.57-0.444-0.300-0.186-0.08根据U和d的大小，画出U,d的关系曲线，如下图所示：其中，蓝色的x代表原始数据，红色的曲线为。可以看出，U与d大致成三角函数的关系。将和的值输入到Matlab里，通过线性回归函数polyfit计算出一元线性回归函数的系数，即直线部分的斜率；部分代码如下：E = 0.2

6、0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1;U=0.029 0.091 0.162 0.27 0.36 0.501 0.651 0.832 1;E_log=log10（E）;U_log=log10（U）;c=polyfit（E_log, 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图如下所示：检波晶体的校准曲线其中斜率c（1）=2.1426；所以得到晶体检波率n=2.1426；3.2.2晶体检波率公式计算 d1（mm）d2（mm）W（mm）141.410127.96213.

7、448根据公式可以算得到n=2.038。3.3误差分析 通过两点法和间接法算得的波导波长相差不大，约为2.66%，处于合理误差范围内通过曲线法和计算法测得的n相差不大，约为4.88%，处于合理误差范围内；主要误差因素可能有： 1.读数误差；2.微波信号源信号不稳定，频率在测量前后有改变。4.思考题1.在波导系统终端短路的情况下，插入具有导纳的探针后，波导中真正驻波图形如何改变？答：由于导纳的分流作用，驻波腹点和节点的电场强度都要比真实值小，使位置波节点和波腹点发生偏移。探针呈容性电纳将使驻波腹点向负载方向偏移。如图所示：2.用波长表测量自由空间信号震荡频率后，为什么还要失谐频率计？电磁波通过耦

8、合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，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输。当电磁波的频率满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出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。如果不使用失谐频率计，波导中传播的电磁波会十分微弱。3.平方律检波特性只有小信号才适用，在测试过程中，需要采取哪些措施实现小信号？使用衰减器：衰减器是把一片能吸收微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小

9、。衰减器起调节系统中微波功率的作用。4.为什么要测晶体检波率？指示电表读数和微波场强E之间成什么关系？当微波功率变化较大时a和k 就不是常数, 且和外界条件有关, 所以在精密测量中必须对晶体检波器进行定标。电表读数和场强的成指数比例关系。5.实验心得与体会 电磁场与微波测量实验是由三个人组队的实验，通过本次试验，我们知道了同学之间互相合作的重要性。我们组三个成员通过分工合作完成任务，实验的期间不断探讨问题，使得较为复杂的问题很快的得到了解决。本次实验不是很难，我们首先对实验课本上的东西进行预习，上课的时候认真听老师讲解，对实验有基本概念后小心仔细的进行了实验。本次实验的难点就在于重复的读数，一不留神就容易读错数，所以我们要细心对待实验。本次试验需要测的数据比较多，需要耐心的记录数据。