微波測量系統(tǒng)的認(rèn)識和調(diào)整

微波測量系統(tǒng)的認(rèn)識和調(diào)整
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?BR>1、進(jìn)一步了解波導(dǎo)測量系統(tǒng)，熟悉基本微波測量元件正確的使用。
2、掌握用頻率計(jì)校準(zhǔn)頻率的方法。
3、掌握用駐波測量線測量矩形波導(dǎo)波長λg 的方法。
二、實(shí)驗(yàn)原理
1、測量系統(tǒng)的連接與調(diào)整
進(jìn)行微波測量，正確連接與調(diào)整圖1~2 所示微波測量系統(tǒng)。信號源在左側(cè)，待測
元件接在右側(cè)，便于操作，連接系統(tǒng)要平穩(wěn)，各元件接頭要對準(zhǔn)，晶體檢波器輸出引
線應(yīng)遠(yuǎn)離電源和輸入電路，以免干擾。如果系統(tǒng)連接不當(dāng)，將會(huì)影響測量精度，產(chǎn)生
誤差。系統(tǒng)調(diào)整主要包括信號源和測量線調(diào)整，以及晶體檢波器的校準(zhǔn)。

圖1-2 微波測量裝置方框圖
2、駐波測量線的調(diào)整
圖2－1 所示是三厘米波導(dǎo)測量線。它由開槽傳輸線，探針和傳動(dòng)裝置三部分組
成，當(dāng)探針經(jīng)過窄槽插入波導(dǎo)內(nèi)并與電場平行，其感應(yīng)一個(gè)電動(dòng)勢經(jīng)同軸探針座送到
晶體檢波器，被檢波后從測量放大器電表讀出。
當(dāng)探針座沿波導(dǎo)移動(dòng)時(shí)，放大器讀數(shù)就間接地表示了波導(dǎo)內(nèi)電場大小的分布，找
出電場的最大值與最小值及其位置，就能求出駐波大小及相位。

圖2-1 Tc-26 波導(dǎo)測量線剖面結(jié)構(gòu)原理圖

當(dāng)探針插入波導(dǎo)時(shí)，在波導(dǎo)中的等效導(dǎo)納會(huì)引起不均勻性，相當(dāng)在線上并聯(lián)一個(gè)
導(dǎo)納，如圖2－2 所示。當(dāng)終端接在任意阻抗時(shí)，由于Gu 的分流作用，駐波腹點(diǎn)和電
場強(qiáng)度都要比真實(shí)值要小，而Bu 的存在將是駐波腹點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的位置發(fā)生偏移。
當(dāng)測量線終端短路時(shí)，駐波節(jié)點(diǎn)處的輸入導(dǎo)納Yin——>∞，駐波最大A 及最小
點(diǎn)B 位于Gin≈0 的圓上，如探針放在駐波的波節(jié)上B 上，由于此點(diǎn)處于輸入導(dǎo)納
Yin——>∞，故Yu 的影響很小，駐波節(jié)點(diǎn)的位置不會(huì)發(fā)生偏移。如果探針放在駐波
的波腹點(diǎn)，由于此點(diǎn)的輸入導(dǎo)納Yin——>0，故Yu 對駐波腹點(diǎn)的影響就特別明顯，
探針里容性電納將使駐波向負(fù)載方向偏移，如圖2－3 所示。

圖2－3 探針電納對駐波分布圖形的影響
所以探針引入的不均勻性，將導(dǎo)致場的圖形畸變，使測得駐波波腹值下降而波節(jié)
點(diǎn)略有增高，造成測量誤差，欲使探針導(dǎo)納影響變小，探針愈淺愈好，但這時(shí)在探針
上感應(yīng)電動(dòng)勢也變小。通常是在指示儀表上有足夠指示下，盡量減少探針深度。
調(diào)節(jié)方法是將探針深入適當(dāng)深度，測量系統(tǒng)終端短路，將探針移至二波節(jié)點(diǎn)之正
中位置，調(diào)節(jié)晶體座的調(diào)諧活塞，直至輸出指示最大。
當(dāng)信號源頻率或探針深度改變時(shí)，由于將探針等效導(dǎo)納也隨之改變，所以必須重
新對探針進(jìn)行調(diào)整。
3、 頻率計(jì)
實(shí)驗(yàn)中常采用吸收式頻率計(jì)，當(dāng)失諧，能量通過波導(dǎo)管，負(fù)載指示有一個(gè)固定值，
當(dāng)調(diào)到諧振點(diǎn)時(shí)，能量被反射，指示器讀數(shù)下降到最小，根據(jù)頻率計(jì)諧振裝置的刻度，
即可直接讀出相應(yīng)的頻率，見圖2－4。

自由波長λ o 和波導(dǎo)波長λg 的換算方法：
λ o=C/F
式中C 為自由空間波傳播速度，約3×1010cm/s
矩形波導(dǎo)中的H10 波滿足公式：
λ g=λ o/√（1-（λo/2a）^2）
式中，a 為矩形波導(dǎo)寬邊尺寸，對三厘米波導(dǎo)a=22.86mm.。

4、交叉讀數(shù)法確定波節(jié)的位置
測量波節(jié)點(diǎn)附近兩邊指示電表讀數(shù)相等的兩點(diǎn)d11 和d12，d21 和d22，然后取平
均值確定波節(jié)d01 和d02 的位置，如圖2－5 所示。
d01=1/2（d11+d12） d02=1/2（d21+d22）
波導(dǎo)波長：λ g=2*│d01—d02│
為了提高測量精度，多測幾個(gè)波節(jié)點(diǎn)，求得多個(gè)波導(dǎo)波長，然后求平均值。

圖2—5 交叉讀數(shù)法測量節(jié)點(diǎn)位置

三 、實(shí)驗(yàn)裝置

圖2-6 測試裝置圖
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、觀察了解頻率計(jì)，駐波測量線的結(jié)構(gòu)形式。
2、用頻率計(jì)測信號源的震蕩頻率。
3、用駐波測量線測量場的分布圖形。
4、用駐波測量線測量波導(dǎo)的波長。
五、實(shí)驗(yàn)步驟
1、觀察了解頻率計(jì)，測量線的結(jié)構(gòu)形式，讀數(shù)方法。
2、按圖2~6 檢查整個(gè)系統(tǒng)。
3、按信號源調(diào)整方法進(jìn)行調(diào)整，先選取信號源工作頻率，調(diào)整波形類型、功率，然
后開啟電源預(yù)熱。
① 功率計(jì)：選擇合適的探頭和量程，把探頭連到功率計(jì)上。開啟電源預(yù)熱五分鐘
探頭連到信號源上，輸出功率。
② 信號源輸出功率滿足要求，經(jīng)同軸連到測量系統(tǒng)上。
③ 用頻率計(jì)校準(zhǔn)頻率，晶體檢波器輸出接到放大器輸入，調(diào)諧晶體檢波器，使電
表輸出最大。緩慢調(diào)節(jié)頻率計(jì)，使電表指示變小，當(dāng)指示最小點(diǎn)時(shí)，這時(shí)頻率
計(jì)指示頻率，就是信號源輸出信號頻率，校準(zhǔn)后頻率不符合實(shí)驗(yàn)要求，改變信
號源輸出，重新進(jìn)行校準(zhǔn)，直到達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求頻率。
④ 調(diào)整測量線，將測量線探針插入深度適當(dāng)（約1.0mm）調(diào)節(jié)調(diào)諧回路，使測量
放大器指示最大。
⑤ 把探針座移到右邊，用交叉讀數(shù)法，確定波接點(diǎn)的位置，然后計(jì)算波導(dǎo)波長λ
g。畫出相應(yīng)表格
六、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備

1、熟悉測量線、頻率計(jì)的工作原理和使用方法。
2、復(fù)習(xí)信號發(fā)生器，測量放大器正確使用，考慮好實(shí)驗(yàn)步驟及畫好以下記錄表格。
七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、由頻率計(jì)測得信號頻率，計(jì)算波導(dǎo)波長，并與實(shí)測的波導(dǎo)波長λ g 相比較，計(jì)算
相對誤差。
2、如何正確調(diào)諧探針電路？注意什么事項(xiàng)。

八、思考題
1、當(dāng)具有導(dǎo)納的探針，插入波導(dǎo)系統(tǒng)中。在終端短路的情況下，波導(dǎo)中真正駐波圖
形如何改變？為什么？
2、微波測量系統(tǒng)調(diào)整主要包括哪幾部分的調(diào)整？