微波基础实验.doc

微波实验项目基础实验（12节课时）实验一、系统调整，频率检查实验二、g（波导波长）测量及o（空气波长）的比较验证实验三、驻波比测量实验四、调配技术实验五、衰减测量应用实验（16节课时）实验六、定向耦合器性能测量实验七、魔T特征测量实验八、阻抗测量实验九、检波器特性校准实验十、喇叭天线演示（水平波及垂直波指向图）辅助实验（4节课时）实验十一、S曲线小驻波测量（节点位移法）实验十二、功率测量应用（功率比对法）YS30000系统实验指导微波测试系统基本连接图实验一、系统调整，频率检查一、 实验目的1. 了解测试系统的组成及正确使用方法2. 了解微波信号源的工作方式和信号检测3. 对覆盖3cm频段的频率用频率计测量二、 测试方法1. 检查仪器是否连接正确，参照基本系统连接方框图2. 开机检查YS1123，频率是否显示正常，并调到9.37GHz，工作状态须选择在“等幅”或“方波”处，方波频率是否在1000Hz处（系统若使用YS1124信号发生器时，只要打开YS1124电源后，并按动“选择”键，面板方波灯亮起即可）。 功率调节至“1dB”处。工作状态锁定在“方波”处。3. 将YS3892选频放大器增益放大选择位置调至50dB处，频率微调使表针最大，并调谐TC26的探头，能在YS3892表头读数最大。若表针超过刻度可调节增益电位器减小指示，或将放大选择调至40dB处。4. 移动TC26探针平台，可观察到从大到小及从小到大的周期变化系统即处于正常状态。5. 此时调节增益电位器使表针处于满刻度处，旋转PX16上的黑盖，在9.39.4处放慢旋转动作，会有一个明显表针跌落，该跌落处即是实际频率点。观察二条红色滑标与竖红线的交叉点“”处，正确读出刻度值。6. 为巩固知识，可选择在9GHz、10 GHz、11 GHz、12 GHz再重复上述步骤，读取各实际频率并作记录。f （GHz）9 GHz10 GHz11 GHz12 GHzYS1123显示值PX16实际值7. 完成上述测试及记录后，再恢复到9.37 GHz处，以便进行其他实验。实验二、g（波导波长）测量及与o（空气波长）的关系系统连接图：TC26短路板一、实验目的：1. 了解测量线的调整及使用方法2. 比较在波导中波传输及空气中传输的不同，深化微波特征二、测试方法：1. 在TC26上连接短路板，使系统处于全反射状态。2. 找出一个波节点（将YS3892的“放大选择”逐步调至60dB处）；使节点特征相当明显，该波节点的读数为Dmin1记下刻度值，再移动TC26探针座找出另一个波节点Dmin2（此时可关小YS3892“放大选择”开关调至50或40dB，以便寻找Dmin2）同样在标尺上读出刻度值。3. Dmin2Dmin1为二个波节点的距离长度，根据原理确认为半波长。4. 则g2 （Dmin2Dmin1）即： o空气波长 22.86mm假设：f10 GHz 则 o3cm而实际g3.9735cm约为4cm5. 为强化概念，可进行下列测量及计算f （GHz）9.37 GHz10 GHz11 GHz12 GHzo（cm）g（cm）实验三、驻波测量一、实验目的：1. 了解系统不匹配状态下，驻波量值测试（用测量线）2. 掌握等指示度法（交叉读数法）技巧二、测试方法：1. 大驻波比测试系统连接图：TC26短路板测试方法（1） 在TC26上连接短路板，架上百分表附件，信号源频率调至9.37 GHz，或10 GHz处。（2） 调整系统并找出波节点，此时尽可能开大YS3892增益至60dB处，在接近波 节点时，找出最靠近波节点的一个读数，例如在YS3892表头刻度100处，将百分表顶上动作，转动百分表外圈调节至“0”刻度，再慢慢移动TC26探针座过了真正的节点（最小指示）后再重新回到YS3892表头刻度100处，此时记录百分表读数，此读数即为W。已知g，而是常数，就可按下式得到大驻波比： 图示： 当f=10GHz g3.97cm ； 当f=9.37GHz； g4.47cm注：以上方法有三种称谓：a 等指示读法b 两倍最小法c 交叉读数法2. 中驻波比测试系统连接图：匹配负载TC26容性膜片感性膜片匹配负载波导同轴转换器同轴检波器（1） 当驻波小于5时可直接在YS3892选频放大器上测出量值，表头上有一个经过换算的驻波比刻度。（2） 按上述方法连接后，找出波腹点，调节YS3892增益电位器使表头满刻度，即驻波为“1”时，移动探针座至波节点，即读数最小时，即可直接在表头驻波比刻度中读出驻波比量值。若驻波节点指示已超过“4”范围，可将“放大选择”增益增加10dB，可直读S10范围内的量值。3. 小驻波比测试系统连接图：TC26匹配负载（1） 方法同上，实际上上述方法是在完全匹配状况下，有意串接上容性膜片、感性膜片，破坏传输场结构，增大驻波比，因此当这些因素排除后，驻波就变得非常小。（2） 测量时因波腹、波节不敏感，所以需要仔细认定波腹位置，然后正确读出波节处的驻波刻度（小驻波比测试最好用节点位移法，将另作介绍）。实验四、调配技术系统连接图：方法一、单螺调配器或E-HT调配器容性膜片Lo Co感性膜片TC26匹配负载方法二、TC26波导检波器一、实验目的：1. 掌握调匹配的基本原理和方法2. 提高调匹配的操作技巧二、测试方法：1利用单螺调配器或双路（EHT）调配器（方法1）将已破坏的匹配 状态，例如串接Lo（感性膜片）的合成驻波S1.9或串接Co（容性膜片）的合成驻波S1.3通过调节滑座位置（改变相移）及调节指针深度（改变导纳），使驻波比S1.1即可。方法为一边调节，一边观察YS3892选频放大器的表头指针在处于波节点位置时，不断向指示大的方向移动，原则上相移变化较为明显，导纳变化作为辅助修正，在此过程中也要移动TC26探头滑座在节点位置附近反复观察。有时效果相反，则不断修正原先调配器的动作，直到满足S1.1甚至S1.05。2检波器本身就带有短路活塞及调谐螺钉的单端口元件，方法2该器件调配的难度大大超过第一种方法，只有熟练掌握第一种方法的基础上才能开展第二种方法操作。（提示：波导检波器Q9输出孔相反方向的那个调谐螺钉最为敏感，与短路活塞连动，将波幅、波节间的摆动越调越窄最终达到S1.1甚至S1.05，即达到实验目的）。实验五、衰减测量一、 实验目的：1. 掌握用平方律检波法测量衰减量2. 熟练应用调配技术，将检波器驻波比S小于1.1 二、测试方法去YS3892选频放大器连接方框图：波导检波器TC26 （1） 用已调配好（S1.1）的波导检波器接在TC26测量端，输出信号连接在YS3892上。（2） 将波导可变衰减器刻度置于零位（逆时针方向退到“0”刻度）（3） 调节YS3892增益电位器使表头指针置于分贝刻度0dB处，“放大选择”置于30 dB或40 dB档，若信号偏小可调节YS1123功率输出，满足测试要求。（4） 根据波导可变衰减器的（衰减值/刻度）对照曲线表所列刻度值分别旋至相应位置，可分别在YS3892选频放大器的dB值刻度线上读出相应的衰减量值。若达不到10dB刻度范围时，可将YS3892“放大选择”档增大10 dB，（此时表头指示dB值加上增加的dB值，就是实际衰减量）依次类退可观察3dB27dB全部量值。（5） 注：尽可能让检波晶体管工作状态处于平方律检波范围内，（即YS3892选频放大器的“放大选择”档dB值控制在4060范围内）这样读数可保持较好线性。实验六、定向偶合器性能测量一、 实验目的1 运用已掌握平方律检波法来测量衰减量。2 了解定向耦合器的基本参数：耦合度（C）、方向性（D）及主辅线驻波比。二、连接方框图：（1） 主线驻波测量：S1.25（2） 副线驻波测量：S1.25（3） 基础（初始）量测定（4） 测耦合度（正接）C22dB（2dB）（5） 测方向性（反接）A37dB 三、测试方法 第（1）、（2）项驻波比测量，可按照已学的驻波基础测试方法，用测量线找出波腹、波节，通过调节选频放大器的增益调节旋钮使波腹点处于驻波刻度值“1”位置（即正好满刻度），再移动测量线调到波节点，直读驻波刻度量值，就是所测定向耦合器的主、副线驻波比。第（3）项是寻找基准零电平值，调节功率使选频放大器的放大增益值处于30dB档，表头指针对准0dB刻度（也是满度值，但此时观察第三行的分贝刻度），保持选频放大器所有调节旋钮不动，建立基准0dB值，此时可进行第（4）、（5）项测试，请按连接方框图所示正确位置接上被测定向耦合器，可直接从dB刻度上读出相应量值，验证定向耦合器的二项关键指标，当在表头上观察不到相应刻度，可调节选频放大器面板上的步进、放大、增益，依次调到40dB60dB档，直至可读dB值，将此值再加上已放大的值，即为真正的量值。 例如：7dB（表头值）+30dB（已放大倍率）37dB 提示：在整个测试过程中，切勿变动已调配的检波器，以免影响测试结果。实验七、“魔T”特征测量 魔T是一个混合型接头也叫边出口型或者E-H型T型接头。在图示H臂（臂1）和主波管（臂2和臂3）形成一个H平面T型接头。E臂（臂4）和主波导形成一个E平面T型接头。故又称双T，是一个互易互损耗四端口S矩阵可证明，只要1.4臂同时得到匹配，只2、3臂也自动获得正配，反之亦然。E臂和H臂之间固有隔离。反向臂2、3之间彼此隔离，即从任一臂输入信号都不能从对臂输出，只能从旁臂输出。信号从H臂输入，同相分给2、3臂，E臂输入则反相等分给2、3臂，由于互易性原理，若信号从反向臂2、3同相输入，则E臂得到它们的差信号，H臂得到它们的和信号。反之2、3臂反相输入，则E臂得到和信号，H臂得到差信号。 当输出的微波信号进入魔T的H臂（1臂），同相等分给2、3臂，而不能进入E臂（4臂）。一、 实验目的验证魔T的H臂输入功率后等分2、3臂，而与E臂隔离的特征。二、连接方框图：（1） 初始电平校正（2） 半功率（3dB衰减）（3） 半功率（3dB衰减）（4） 隔离度（D28dB） 连接图为起始电平校正状态 此图为测试状态 三、测试方法： 先在YS3892选频放大器寻找基准零电平（方法同上），增益档位调到30dB处，调节增益旋钮使表针满刻度（第三行的分贝刻度“0”dB），然后接上被测魔T的H臂1端，分别测量对称双臂第2端及第3端，可观察到指针均跌至一半左右（即3dB刻度处），验证魔T的功分功能，然后将第1端与第4端调换，输出指示很小，开大选频放大器增益档位，约在50dB处可观察到表头指针落在刻度范围内，将两者相加即得：D28dB。提示：当测隔离度时臂2或臂3可能与台面距离过长，可在TC26测量端处连接上E面弯波导。实验八、阻抗测量（归一化阻抗测试实例）一、 实验目的1 了解微波电磁场的矢量概念。2 掌握Smith园图的使用方法。二、系统连接：测量线的测量端接上短路板。三、测量方法1、 先测出（波导波长）：两节点间距为半波长（利用二倍最小法，也称为交叉读数法，也称等指示度法）。 众所周知：假设：9.37GHz，测出，即：2（183.55161.20）44.70mm2、确定参考面的刻度值： 测量线探头座移到中间位置。 测量线输出端仍接上短路板。 找出波节点（尽可能开大选频放大器增益60dB档处），记下标尺位置“161.20mm”。 测量连接图及容性膜片和感性膜片3、测量容性膜片匹配负载的归一化阻抗： 拆下短路板，连接上 容性片匹配负载 （此时起始刻度值：161.20mm）。 调节测量线探头座，向负载方向移动，找出波节点（指示最小处），读出标尺“143.00mm”，记下此读数。 测出容性片匹配负载的驻波比S1.3。 按原理标出阻抗园图移位值： 将阻抗园图标尺逆时针对在0.41处，在标尺K刻度线上找出S1.3处的交集点，读出实轴值0.88，虚轴值0.2，得出（归一化阻抗）。4、测容（感）性膜片连接匹配负载的归一化阻抗： 在测量线中间的位置找出波节点（此时接上短路板），记下标尺的位置“161.20mm”。 拆下短路板，连接上感性片匹配负载。 调节测量线探头座，向信号源方向移 动，找出波节点（指示最小处），读出 标尺值“156.60mm”。 测出感性片匹配负载的驻波比S1.9。 按原理：标出阻抗园图移位值： 将阻抗园图标尺顺时针对在0.103处，在标尺K刻度上找出S1.9处的交集点，读出实轴值0.7，虚轴值0.45，得出（归一化阻抗）。实验九、检波器特性校准系统连接图：YS3892TC26短路板一、实验目的1. TC26测量线中含的检波器对测量结果影响很大，检波器只有满足n2（检波率）时，才符合平方律的线性变化。2. 通过g/4波长的距离，从波节到波腹过程中检波律测定，达到 目标值。二、测试方法1. 根据实验二的方法，先测出g，然后平均分割电场强度01.0的10个测试点，见表：2. 在TC26中间位置先找出一个波腹点，调整YS3892选频放大器的增益电位器，使表头满刻度，按算出的L位置记录相对应的电流值（满刻度值为1000）并绘制曲线。电场强度L（mm）电流电场强度L（mm）电流0.00.00.6g/9.80.1g/63.00.7g/8.10.2g/31.30.8g/6.80.3g/20.60.9g/5.60.4g/12.01.0g/4.00.5g/9.8检波校正曲线 实验十、喇叭天线演示（天线水平波指向图及垂直波指向图） 器件： YS30103角锥天线2只 波导/同轴转换器1只 L16-50JJ高性能电缆（1米）1根 Q9-JJ信号电缆（5米）1根连接方框图：测试方法：按图示连接好测试系统，两天线的E面垂直于地面（图示为H面，可调整到E面），同一高度不低于1