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电磁场与微波技术 5电磁场与微波技术实验一 驻波法测量信源频率一、实验目的1熟悉波导传输线的系统元件。2掌握驻波测量方法及测量线的使用。3熟悉微波信号发生器及测量放大器的使用方法。二、实验仪器1标准信号发生器：YM1123或XB9A2选频放大器：YM3892或XF013BD20A三厘米波导元件4TC26三厘米测量线三、实验原理选频放大器测量线波导双T匹配器衰减器信号源同轴波导转换器图1-1 实验原理框图实验原理如上图，当微波传输系统终端短接时，系统将工作在纯驻波状态，波导中（测量线）电场沿线的分布为| E | 0图1-2 波导中电场沿线的分布示意图 为精确地测定波节与的位置，采用差分测量法，即、的中值确定，由、的中值确定，即先求出自由空间信号波长： 其中为模式截止波长之后求出信号频率，其中然后由测得的值计算出信源的频率：四、实验步骤1按原理图接好设备，打开信号源，调节输出电平及频率，方波内调制，重复频率为1KHz左右。2把短路片（TC26中配置）安置在测量线的输出端上。3移动测量线探针，同时适当调整选频放大器的放大倍数，避免在输出最大位置时选频放大器指针打表，来回移动测量线，观察传输线在终端短路情况下全反射的驻波分布情况。4移动探针在驻波最小点左右找出两个具有相同幅度（由选频放大器读出）的位置，取其平均值。5根据所测数值求出波长及信源频率。五、报告要求根据所测数据计算波长及信源频率，并分析误差原因。六、思考题为什么采用测定波节点的位置，而不是采用测定波腹点的位置。实验二 驻波法测量波导元件阻抗一、实验目的1熟悉波导传输线的系统元件。2掌握负载阻抗的测量方法及测量线的使用。3熟悉微波信号发生器及测量放大器的使用方法。二、实验仪器1标准信号发生器：YM1123或XB9A2选频放大器：YM3892或XF013相应的BD20A三厘米波导元件4TC26三厘米测量线5终端负载三、实验原理信号源同轴波导转换器定向耦合器可变衰减器选频放大器测量线终端结构频率计测量原理图如下：图2-1 实验原理框图按原理图接好设备调整系统，可测得波导中（测量线）电场沿线的幅值分布为下图。EmaxEmindmin0 E图2-2 波导中电场沿线的幅值分布图在各种微波网络中，二端口微波网络是最基本的。例如：衰减器、移相器、阻抗变换器和滤波器等均属于二端口微波网络。仅传播主模式的波导所接的终端结构的电性质可由单点测量求得，如果采用TC26测量线，应测量电压驻波比以及电压最小值到输入平面的距离，然后根据公式求得阻抗值。可由测得的波腹与波节值，计算出系统的驻波比S及反射系数模值|：反射系统与同一点处线的输入阻抗有如下关系：式中相波长可按本实验第一项的方法求得。由测定的|，即可计算出负载阻抗（归一化值Z）。四、实验步骤1按原理图接好设备，打开信号源，调节输出电平及频率，方波内调制，重复频率为1KHz左右。2移动测量线探针，测量两相邻的电压最小值之间的距离，以测出传输线中的波长。3短路片（TC26中配置）安置在测量线的输出端上，并记下探针指示器标尺上对应于电压最小值位置的读数。4测量线的终端移去短路片，并把被测器接在它的位置上。5测量、和，应用公式就可求出阻抗值。五、报告要求根据所测数据计算负载阻抗，并分析误差原因。六、思考题被测元件TE分支接与不接短截片阻抗是否相同。附：实验用仪器及波导元件的介绍1XB9A微波信号发生器。本发生器由砷化镓微波二级管产生微波振荡。振荡频率可调，输出信号可加振幅调制（设内方波调制信号，也可外调制）。本仪器使用时，接通电源后指示电流表应在50100A值范围；工作方式选在“电流”位置；载波频率在7.512.5GHz内任选；输出衰减调整在010dB内。采用连续方波脉冲内调制，调制信号频率为1000Hz，脉宽可适当选择：2XF01测量放大器。本仪器是高增益，低噪声，窄带放大器。其中心频率1000Hz，选频通带极窄。本仪器使用时，接通电源5分钟后方可正常工作（因是电子管为放大器件）；增益可粗调（宜选在60或70dB档）和微调；选频通带亦可粗调和微调；输入置200K晶体档；工作方式（正常或展宽）置正常档位。3测量线。属于精密机械设备，探针位置调节，探针插入波导深度调节均为精密机械传动机构，调整时要细微，轻动。4可变衰减器。其作用相当于可调电位器，旋动上部旋钮（有刻度标志）可改变吸收片插入波导深度，从而达到改变衰减量的目的。5双T调配器。相当于在一般波导上并联和串联各一可调电抗（通过改变短路长度实