微波实验总结

1 / 29 微波实验总结 电磁场与微波测量实验总结 学院： 电子工程学院 班级： 2016211204 学号： 2016210986 姓名： 一、 对实验的建议 做完最后一次试验后，我们八周的电磁场与微波实验也结束了，在实验中我们收获了很多知识与经验，同时也发现了实验的一些不足之处。以下是我对部分实验的看法。 (来自 : 海达 范文 网 :微波实验总结 ) 1) 希望能加强对实验器材的管理 2 / 29 实验中，我们很多次发现许多器件不足，需要各个组之间相互借用，有时还需要等到其他组做完才能继续实验。这不利于同学 们完成实验，而且对于实验室的器材维护也会产生不利的影响。建议实验室以后加强对于实验器材的管理与维护，同时也加强同学们对实验器材的重视和爱护，共同努力，创造一个更好的实验环境。 2) 课程安排不太合理 微波测量是上学期学的，大家还有比较深刻的印象，对实验原理理解的比较快，实验进行得也比 较顺利。但电磁场是大二学的，已经基本都遗忘了，预习起来比较吃力，理解得也要慢一些。 3）实验互相干扰太严重 由于实验室较小，各组之间的干扰比较严重，几乎每次写实验误差分析的时候都要写上这一点。其实可以通过合理安排小组进行实验的时间或者扩大实验场地。 二、提出新的实验 3 / 29 用微波分光仪测量玻璃厚度 1) 实验目的 深入理解电磁波的反射、折射和叠 加 2) 实验设备 S426型分光仪的改进设备 3) 实验原理 发射波在玻璃表面反射一次，透过玻璃后经反射板反射一次。当两次反射博得路径相差波长的整数倍的时候，接受喇叭收到的信号最强。 设玻璃厚度为 x，可以动板与玻璃距离为 d， 1 和 2 分别为入射角和折射角， v1 和 v2 分别为空气中速度和玻璃中速度。 其中 2 可由计算得出， 、 d、 1 均可以测量得到。为减小实验误差可选取多个入射角进行测量。玻璃的折射率可参4 / 29 考以下数据。 4) 实验步骤 1、将反射板紧贴玻璃，记下此时刻度 d1； 2、移动反射板，观察接收信号，当信号出现一次最大值时记下此时刻度 d2； 3、继续移动发射板，再次出现最大值时记下刻度 d3； 4、更换入射角度，重复以上步骤。 5、将数据填入表格并进行计算。 5）数据记录 =*2 d=d2-d1 带入公式，即可求出 x 5 / 29 三、 实验总结 本次电磁场与微波实验时长八周，一共 19 个小实验。其中因为时间的原因我们组没有做布拉格衍射实验。 在电磁场与电磁波实验中，我们主要进行了定律的验证和现象观察，包括电磁波的折射、 反射、衍射、干涉和极化等现象。由于电磁场与电磁波课程是在大二下开设的，所以在实验开始我们发现有很多知识点存在遗忘现象，但还好电磁场实验同我们的感性认识更为接近，所涉及知识大多跟普通物理实验相关，在现象和定律方面我们记得还算牢靠，所以实际进行起来也还算顺手。但是电磁场实验由于实验室空间和环境的限制导致了其测量误差较大，像极化实验我们就不得以测了很多次最终取了多次实验的平均值 才勉强得出与定律相符合的实验结果，但是总体而言，基本上都验证了实验的相关定律。电磁场的前两次实验，主要是验证反射与折射定律，测量单缝衍射与双缝干涉，由于在高中便已经学过了这些知识，故而上手十分容易，不过是将待测量转变为电信号进行验证求解。第三次的实验涉及到迈克尔逊干涉仪、平面波的极化，这些知识都是在大6 / 29 学物理和电磁场与电磁波课程中的重点知识，尽管有些知识点记得不是很清楚，但是我们都对照实验指导书进行了仔细的预习工作，所以实验也还算顺利的完成了。最后一次实验是用专门的仪器对学校周边的场强进行测量，需要我们进行户 外采集数据，一方面考验了我们对实验仪器的使用，另一方面对于整个学校的场强变化也有了一定了解，在这次实验中我们组还遇到了一些问题，一开始我们听从老师的推荐选择了的频段，但测量结束后回来分析数据发现结果并不理想，场强的分布在校园的每个角落都十分均匀，在查资料和询问老师后才发现的发射台在全北京都是少数，所以在北邮校园内测量起来场强分布并不会有很大的差别，因此我们又选择了 150MHz进行了测量，得到了较为理想的结果。 接下来的几周我们进行了微波测量实验，实验中主要运用了实验仪器测量了一些上个学期微波课程中的基本变量，例如波导波长、驻波比和介电常数等。让我们从动手操作实验仪器的角度更加深刻的理解了其中的原理。实验中我们学习了微波信号源、微波功率计的使用，同时了解了波导测量线系统。在此基础上进行了一系列的实验，首先是信号源波长功率的测量和测量波导波长，这两个实验较为简单，指导书上也对相关知识点有详细的说明，基本上是对微波测量系统的熟悉过程，我们通过这个实验学习了波长计的使用和两种定7 / 29 标方法。第二次实验是微波驻波 比的测量和阻抗匹配，此次实验的前半部分做起来遇到了很大的问题，由于仪器精准度等很多问题导致短路和开路的驻波比无法通过等指示度法测量出来，在和老师同学们的共同探讨中我们最终利用了仪器本身说明书中的方法粗略估计出了相应驻波比，但是和理论值仍存在很大误差，但也只得作罢。关于后一个阻抗匹配的实验，由于上个学期已经做过相应的仿真实验，所以在实验仿真上并没有太大的困难，虽说老师说我们因为是第一个做这个实验的班级，在调阻抗匹配时有可能会耽误一些时间但是我们还算是比较快地完成了实验。最后一次的微波实验是用谐振腔围绕法测量介 电常数和天线特性测量，虽然方法和实验的思想都没听说过，但是实际上开始做之后我们就发现不过就是新增加了一个波导测量线系统的应用，本质上仍然是微波各个参数的测量，最后进行数据处理即可。 全部实验完成以来，现在重新回顾整个实验历程，感觉受益良多，经过这个学期的实验课，让我更加直接地理解了微波的应用，对于微波测量的了解，不仅增长了我对这门课的兴趣，也提高了我的动手能力，希望以后学校能够增加更多这种实验， 一边研读理论知识另一方面动手实践，对于学习电磁场和微波的课程都有着十分好的效果。 8 / 29 最后感谢学校学院安排此次试验，并且感谢老师的悉心指导，让我在实验课中收获很多。 电磁场与微波测量实验总结 持续十周的电磁场与微波测量实验即将结束了，在这十周的实验与学习中，我还是从中学到了许多知识，不仅有书本上的知识，也包含了许多书本上学不到的东西。 在本实验课程初期，我们主要进行的是对于电磁场与电磁波的特性的研究，实验中，我们分别进行了如下实验，电磁波反射与折射 实验，迈克尔逊干涉实验，极化实验和无线信号场强特性的研究。实验所用到的仪器主要是微波分光仪，这也是我们第一次在实验中接触到该仪器，在之后的几个实验中，我们均用到了该仪器，该仪器虽然功能比较强大，但是带来的问题也比较多，由于各个接口并不算稳定牢固，所以经常在测量数据时出现问题，造成实验数据的误差非常大，这也一度困扰了我们很久，但是在对该仪器的使用的逐渐熟悉之后，我们已经自己来对误差来源进行分析并进行及时纠错。对于无线信号场强特性的实验，学校为我们安排了室外自主测量的机会，我们也抓住了这次机会，自主选择实验地点 ，自主拟定实验的标准，并对所测量的数据进行分析，这9 / 29 次实验中，我们运用场强测量仪分别选取了室外和室内进行测量，在这次试验中，我们很好地锻炼了自己动手能力，而且也对无线场强的特性有了一定的了解。 在实验的第二阶段，我们进行的是微波工程特性测量实验，实验中，我们一共做了如下实验，微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量，波导波长的测量，微波驻波比的测量，阻抗匹配技术软件仿真，阻抗测量及匹配技术，用谐振 腔微扰法测量介电常数，我们主要使用了微波信号源，微波功率计以及微博测量线的实验仪器，本实验相对前几个实验相对较复杂，因为用到了更多的仪器，而且在操作上要求也更为精细，在进行某些实验时，因为我们的操作不够耐心等问题也出了不少错，但在最后，还是被我们成功克服了，当然，在本次试验过后，也让我们对波导以及驻波比这些微波方面的知识有了更加深刻的了解。 实验的最后一部分，我们分别对各种信号进行了频谱分析，并 对微波 tv 收发系统进行了实验，前几个实验的关键是对频谱分析仪的使用，当然，我们也在这方面饶了很多的弯路，不过最后在老师和同学的积极帮助下也都一一克服了，而且，这一部分对实验的操作要求也比较高，也正基于此，我们的实验操作水平也有所提高。 10 / 29 虽然本实验只进行了十周的时间，但在这把周的学习中，我们所获得的知识却远远不是时间能够衡量，对我们的影响也是极其深远的，在此，也对老师的谆谆教导，耐心讲解表示由衷的 感谢。 电 子 工 程 学 院 2016211097(30) 电科五班 高星星 信息与通信工程学院 微波实验报告 班级： 2016211111 班 姓名： 周 颖 学号： 09210329 日期： 2016年 5 月 11 / 29 目 录 实验二 微 带 分 支 线 匹 配器 . 3 实验目的 . 3 实验原理 . 3 实验内容 . 4 实 验 步 骤 与 结果 . 4 12 / 29 单支节 . 4 双支节 . 8 实 验 三 微 带 多 节 阻 抗 变 阻器 . 13 实验目的 . 13 实验原理 . 114 实 验 内容 . 114 实验步骤与结果 . 115 实 验 四 微带功分13 / 29 器 . 17 实验目的 . 17 实验原理 . 17 实验内容 . 19 实 验 步 骤 与 结果 . 19 心得体会 . 22 14 / 29 实验二 微带分支线匹配器 一、实验目的 1熟悉支节匹配 器的匹配原理 2了解微带线的工作原理和实际应用 3掌握 Smith图解法设计微带线匹配网络 二、实验原理 支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳，用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。 单支节匹配器，调谐时主要有两个可调参量：距离 d 和由并联开路或短路短截线提供的电纳。匹配的基本思想是选择 d，使其在距离负载 d 处向主线看去的导纳 Y 是 Y0+jB 形式。然后，此短截线的电纳选择为 -jB，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条 件。 15 / 29 双支节匹配器，通过增加一个支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配。 三、实验内容 已知：输入阻抗 Zin=75 负载阻抗 Zl= 特性阻抗 Z0=75 介 质基片 r= ， H=1mm 假定负载在 2GHz 时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离d1=1/4 ，两分支线之间的距离为 d2=1/8 。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从至的变化。 四、实验步骤 1根据已知计算出各参量，确定项目频率。 16 / 29 2将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在 smith 圆上。 3设计单枝节匹配网络，在图上确定分支线与负载的距离以及分支线的长度，根据给定的介质基 片、特性阻抗和频率用 TXLINE 计算微带线物理长度和宽度。此处应该注意电长度和实际长度的联系。 4画出原理图，在用微带线画出基本的原理图时，注意还要把衬底添加到图中，将各部分的参数填入。注意微带分支线处的不均匀性所引起的影响，选择适当的模型。 5负载阻抗选择电阻和电感串联的形式， 连接各端口，完成原理图，并且将项目的频率改为 。 6添加矩形图，添加测量，点击分析，测量输入端的反射系数幅 值。 7同理设计双枝节匹配网络，重复上面的步骤。 17 / 29 五、仿真调测 单支节 根据已知计算出各参量。写入 Output Equations。 zl为归一化负载阻抗； zin为归一化输入阻抗； Tl为负载处反射系数； Tin 为输入端反射系数； b 为以为步长扫描02*PI； R 为阻抗处等反射系数圆； Rp 为匹配圆； Rj 为大圆。 2将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在 smith 圆上 实验一： T 型波导分支内部场分析 实验目的 : 理解和分析 T型波导分支内部电磁场分布 实验内容： 建立一个 T型波导模型，利用 HSFF 软件求解，分析，观察 T18 / 29 型导波的场分布情况。 实验步骤及结果 : 1)、创建工程 第 1 步：打开 HFSS 并保存新工程 第 2 步：插入 HFSS 设计 第 3 步：选择求解类型 第 4 步： 设置单位 2)、创建模型 第 1 步：创建长方形 第 2 步：复制长方形 第 3 步：组合长方形 第 4 步：创建间隔 19 / 29 最终图形如图 3)、建立并求解 第 1 步：添加求解设置 第 2 步：确认设计 第 3 步：分析 第 4 步：移动间隔的距离 第 5 步：重新分析 4)、比较结果 第 1 步：创建一个 S 参数的矩形曲线图 第 2 步：创建一个场覆盖图 第 3 步：动态演示场覆盖图 20 / 29 第 4 步：保存并退出 HFSS 结果分析 : 通过实验结果可以看出，在 T型波导分支中，如果间隔位置在中间，可以看到能量均分到两边的波导中，如果间隔位置不在中间，那么能量不均分，且分支偏向哪一侧，那一侧将得到更多的能量。 实验中遇到的问题及感想 : 这是第一次实验所以对 HFSS 这个软件不太了解做的过程中出现了一些错误随着对 HFSS 这个软件深入的了解并熟练地掌握消失了也都改正了。 通过本次实验我了解了 HFSS 这个软件，并能运用它绘制一些简单的图形，并 且也能知道这个图形的覆盖面上的场强分布情况，更有意思的事，还能以动画的形式生动的表现出来，这让我意识到这个软件的强大，还有它的分析功能也很便捷，我希望在以后的学习中能够更深入的了解并熟练地掌握。 21 / 29 实验二：魔 T内部场分析 实验目的 理解和分析魔 T波导内部场结构及网络参数 实验步骤及结果 : 1)、建立新工程 2)、设置求解类型 3)、设置模型单位 4)、设置模型的默认材料 5)、创建魔 T 第 1 步：创建 arm_1 第 2 步：设置激励端口 22 / 29 第 3 步：创建 arm_2 第 4 步：创建 arm_3 和 arm_4 第 5 步：组合模型 6)、求解设置 第 1 步：设置求解频率 第 2 步：设置扫频 7)、保存工程 8)、求解该工程 9)、后处理操作 第 1 步： S 参数 第 2 步： S 参数相位 23 / 29 微波实验报告 学院：电子与通信工程 班级：硕 3122班 学号： 3113313052 姓名：王晓杰 目录 一、 实 验 一 A 整 流 器 非 线 性 分析 . 3 实验基础知识 . 3 实验要求 .24 / 29 . 3 实 验步骤