电磁波实验指导书

电磁波实验指导书内容摘要：

1、电磁波实验指导书华北电力大学电磁兼容实验室2005 年 12 月目录第一部分 微波参数测量实验1第二部分 射频训练系统实验101第一部分 微波参数测量实验本实验共包括七部分内容：1、 驻波测量2、 大驻波系数的测量3、 频率测量4、 波导波长的测量5、 功率的测量6、 衰减的测量7、 介 及 试系统2微波参数测量实验一 实验目的了解各种微波器件了解微波工作状态及传输特性了解微波传输线场型特性熟悉驻波、衰减、波长（频率）和功率的测量学会测量微波介质材料的介电常数和损耗角正切值二实验设备波导参数测量系统，包括微波信号源、波导测量线、选频放大器、可变衰减器、波长表、负载等频率范围： 86009600 2、兰盘型号：电子测量仪器环境试验总纲（二组标准供电要求：试验用各种仪器均需用交流稳压电源三实验内容31 驻波测量：图一： 图一所示的框图连接成微波实验系统。 整微波信号源，使其工作在方波调制状态。 右移动波导测量线探针使选频放大器有指示值。 可变衰减器 波导测量线微 波信 号 源隔离器波长表 被 测 件 选 频放 大 选频放大器测出波导测量线位于相邻波腹和波节点上的 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： 驻波分布图其中：I：为选频放大器的指示值 L：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 3、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 号源隔 离器可变衰减器测 量线选 频放 大 器被 测元 件精 密衰减器匹 配负 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。 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。 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： 102频率测量（谐振腔法）：图一所示的框图连接微波实验系统。 检 4、波器及检波指示器接到被测件位置上。 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 波长表的谐振点曲线 导波长的测量：微波信号源选频放大器波长表可变衰减器 测量线 可变电抗隔离器5图五： 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 2，由，即可求得波导波长 g。 了提高测量精度，在确定 2时，可采用等指示度法测出最小点 看图六）, 5、即可测出 1略大于 ，相对应的两个位置 则：, 11X同理：即可求得精度较高的 g。 I X1 1 X 2 率的测量 负白 载2111X 2226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。 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 IP，即表示为相对功率。 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。 衰减的测量定义：衰减量 21 1为匹配状态下的输入功率。 变衰减器微波信号源隔离器波长表测量线选频放大器调配器功率计检波器检 6、波指示器波导开关功率头隔离器负白 载7被测元件调配器微波信号源隔离器选频放大器波长表 选频放大器可变衰减器精密可变衰减器 测量线隔离器 检波器图八：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 入被测器件后，从指示器上读得电流 检波器为平方律检波时：A高频替代法被测器件接入前，调节精密可变衰减器至 指示器指示为 I。 被测器件接入后，调节精密可变衰减器至 指示器指示仍为 I。 被测器件的衰减量 A=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 7、测试系统匹配。 质 及 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 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=赫/8格,谐振曲线的半功率频宽 f 1可以由 K 和半功率点的距离L 1定。 3. 在样品插 8、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 半功率频宽f 1。 4. 利用公式 21算出 Q L样品放入前的品质因数QL样品放入后的品质因数利用公式012可以算出 和 ， ,谐振腔未放入样品前的谐振频率谐振腔放入样品后的谐振频率谐振腔体积样品的体积注：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。 9图九：介质 及 试系统方框图 P 02 f 品谐振腔的谐振曲线信号源隔离器波长表 可变衰减器 精密衰减器环行器隔离器检波器示波器样品式谐振腔10第二部分 射频训练系统实验本实验包括以下几个内容： 9、1、传输线理论2、匹配理论3、功率衰减器4、功分器5、方向耦合器6、滤波器7、放大器设计8、振荡器设计9、压控振荡器10、微带天线11、射频前端发射器实验12、射频前端接收器13、下变频器11实验一：传输线理论 *（验目的：1. 了解基本传输线、微带线的特性。 2. 利用实验模组实际测量以了解微带线的特性。 3. 利用 件进行基本传输线和微带线的电路设计和仿真。 二、预习内容：1熟悉微波课程有关传输线的理论知识。 2熟悉微波课程有关微带线的理论知识。 三、实验设备：项次 设备名称 数量 备注1 量仪 1 套 亦可用网络分析仪2 微带线 模组 1 组 50 接线 2 条 粉红色)4 1接线 2 条 色）5 10、 件 1 套 微波电路设计软件四、实验内容：（模组编号：测量开路传输线(短路传输线（ ，50 微带线（ ，适用频率均为 50准备好实验用的器件和设备，以及相关软件。 3测量步骤： 量：设定频段 模组 子做 量，并将测量结果记录在表(1 量：设定频段 模组 子做 量，并将测量结果记录在表(1 量：设定频段 模组 子做 量，并将测量结果记录在表(1 量：设定频段 模组 子做 量，并将测量结果记录于表(14、实验记录：表 11格式均为下面此表125硬件测量的结果建议如下为合格 （推荐）试模组方框图:13实验二：匹配理论( *一实验目的：1. 了解基本的阻抗匹配理论及阻抗变换器的设计方法。 2. 利用实验 11、模组实际测量以了解匹配电路的特性。 3. 学会使用软件进行相关电路的设计和仿真，分析结果。 二预习内容：3熟悉微波课程有关阻抗匹配的理论知识。 4熟悉微波课程有关阻抗变换器的理论知识。 三实验设备： 项次 设 备 名 称 数 量 备 注1 量仪 1 套 亦可用网络分析仪2 阻抗交换器模组 1 组 50接线 2 条 接线 2 条 件 1 套 微波设计软件四、实验内容（实验模组：1、测量 型阻抗转换器的 量以了解 型阻抗匹配电路的特性；测量 T 型阻抗转换器的 量以了解 T 型阻抗匹配电路的特性。 2、准备电脑，测量软件，线等若干小器件。 3、测量步骤: 量：设定频段：模组 子做 量，并将测量结果记录于表（2。 量：设定频段:模组 子做 量，并将测量结果记录于表（2。 量：设定频段：模组。