电磁场实验指导书

1、实验一：驻波比的测量一、 实验原理驻波产生的原因是由于负载阻抗与波导特性阻抗不匹配。因此，通过对驻波比的测量，就能检查系统的匹配情况，进而明确负载的性质。在测量时，通常测量电压驻波系数，即波导中电场最大值和最小值之比。对于平方检波，有：二、实验器件微波信号源、隔离器、波长表、可变衰减器、波导测量、被测件（电容膜片、电感膜片）、匹配负载、选频放大器1、 微波信号源：可产生微波振荡，频率范围可以微调，信号源工作在方波状态。在微波信号源上我们可以读出频率、电压、电流的数值。信号源上的频率旋钮用来调整我们所需要的频率值（8.6GHz9.6GHz）；点频和扫频按键用以选择点频状态或扫频状态，当工作在扫频

2、状态时可以用扫频宽度旋钮来调节扫频的宽度；功率旋钮用来调节功率；信号源的右边有五个按键：等幅、方波、外调制+、外调制-和教学按键，本次实验用的是方波状态；下面有两个输出和一个输入，即RF输出，电压输出和外调制输入。2、 隔离器：抑制干扰。3、 波长表：读取信号发生器上的频率读数，根据频率-测微器刻度对照表来调节波长表的刻度。4、 可变衰减器：相当于可调电位器，旋动有刻度标示的旋钮，可以改变吸收片插入波导的深度，进而达到改变衰减量的问题。5、 波导测量：连接选频放大器，主要部件是测量线，通过旋动测量线上的旋钮，可以在选频放大器上读出相邻波腹和波节点的最大值和最小值。6、 被测件：包括断路器和开路

3、器。7、 选频放大器a仪器面板的配置和功能如下：输入电压细调：此旋钮用于调整输入信号衰减量，左旋到底，衰减最大；右旋到底，衰减最小。衰减量调节范围约为110倍。输入电压步进开关:用于衰减输入电压信号。分为四档，即x1，x10，x100和x1000。在x1档时灵敏度最高，对输入信号无衰减；x10,x100和x1000档时，衰减量分别为10，100和1000倍。频率选择开关：分为四档：1：宽带（400Hz10KHz） 2：1KHz（500Hz1100Hz）3：2KHz（900Hz2.2KHz）4：5KHz（1.8KHz5.2KHz）开关在，档时为窄带，在档时为宽带。频率细调旋钮：在窄带时可调谐到频

4、段内的任何频率上；在宽带时此旋钮效。增益：用于调整整机增益，逆时针旋到底时，增益最小；顺时针旋到最大时，增益最大。调节范围0-20db。量程开关：为方便测试，表头量程分为三档:x0.1，x1,x10。在x10档时，灵敏度最小；在x0.1档时，灵敏度最高。表头指示：在测量电压信号幅度时，表头满刻度指示为100，最小指示为0，分为100个小格。在测量驻波系数时，表头满刻度指示为1,最小指示为无穷大。b.使用方法：(1)使用前应检查面板上各种旋钮和开关位置。“增益”放在较小位置；“输入电压”细调放在中间位置；“输入电压”步进开关置于较大位置；“量程”开关置于“x10”位置。(2)接入交流电源，然后开

5、机，预热15分钟。(3)根据被测信号的电平和频率,选择合适的频率波段开关,“输入电压”开关置于较大位置；“量程”开关可置于适当位置上，然后调整“调零”旋钮，使表头在没有电压信号输入时，指示为零。(4)用输入电缆接入被测电压信号，仔细调节频率细调旋钮，使表头指示最大。为提高测量精度，可调整“输入电压”步进开关和“细调”旋钮、“增益”旋钮和量程开关，使表头指示接近满刻度，以提高测量精度。如果被测信号电平未知，应增大衰减量，然后根据表头读数，逐渐减小衰减量。三、实验原理图匹配负载被测件选频放大器波导测量可变衰减器波长表隔离器微波信号源四、实验步骤1、按上图所示框图连接实验装置。2、打开微波信号源使其

6、工作在方波状态，调节频率旋钮使其工作频率在8.60-9.60GHz，并根据频率的大小调节波长表的刻度。打开选频放大器，选择输入电压为x1档，频率为1K，量程为x0.1。3、调节可变衰减器和波导测量线，使选频放大器有示数。4、旋转波导测量线旋钮，观察选频放大器测出位于相邻波腹和波节点的和并记录下来。当检波晶体工作在平方律检波情况时，驻波比S为，通过多次测量取平均即可得出结果。实验二：波导波长的测量一、 实验原理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，测出相邻波节点的位置、，由，即可求得波导波长。二、实验器件微波信号源、隔离器、波长表、可变衰减器、波导测量、

7、可变电抗器、选频放大器1、 微波信号源：可产生微波振荡，频率范围可以微调，信号源工作在方波状态。在微波信号源上我们可以读出频率、电压、电流的数值。信号源上的频率旋钮用来调整我们所需要的频率值（8.6GHz9.6GHz）；点频和扫频按键用以选择点频状态或扫频状态，当工作在扫频状态时可以用扫频宽度旋钮来调节扫频的宽度；功率旋钮用来调节功率；信号源的右边有五个按键：等幅、方波、外调制+、外调制-和教学按键，本次实验用的是方波状态；下面有两个输出和一个输入，即RF输出，电压输出和外调制输入。2、 隔离器：抑制干扰。3、 波长表：读取信号发生器上的频率读数，根据频率-测微器刻度对照表来调节波长表的刻度。

8、4、 可变衰减器：相当于可调电位器，旋动有刻度标示的旋钮，可以改变吸收片插入波导的深度，进而达到改变衰减量的问题。5、 可变电抗器：通过旋转可变电抗器的旋钮可改变电抗的大小。6、 选频放大器a仪器面板的配置和功能如下：输入电压细调：此旋钮用于调整输入信号衰减量，左旋到底，衰减最大；右旋到底，衰减最小。衰减量调节范围约为110倍。输入电压步进开关:用于衰减输入电压信号。分为四档，即x1，x10，x100和x1000。在x1档时灵敏度最高，对输入信号无衰减；x10,x100和x1000档时，衰减量分别为10，100和1000倍。频率选择开关：分为四档：1：宽带（400Hz10KHz） 2：1KHz

9、（500Hz1100Hz）3：2KHz（900Hz2.2KHz）4：5KHz（1.8KHz5.2KHz）开关在，档时为窄带，在档时为宽带。频率细调旋钮：在窄带时可调谐到频段内的任何频率上；在宽带时此旋钮效。增益：用于调整整机增益，逆时针旋到底时，增益最小；顺时针旋到最大时，增益最大。调节范围0-20db。量程开关：为方便测试，表头量程分为三档:x0.1，x1,x10。在x10档时，灵敏度最小；在x0.1档时，灵敏度最高。表头指示：在测量电压信号幅度时，表头满刻度指示为100，最小指示为0，分为100个小格。在测量驻波系数时，表头满刻度指示为1,最小指示为无穷大。b.使用方法：(1)使用前应检查

10、面板上各种旋钮和开关位置。“增益”放在较小位置；“输入电压”细调放在中间位置；“输入电压”步进开关置于较大位置；“量程”开关置于“x10”位置。(2)接入交流电源，然后开机，预热15分钟。(3)根据被测信号的电平和频率,选择合适的频率波段开关,“输入电压”开关置于较大位置；“量程”开关可置于适当位置上，然后调整“调零”旋钮，使表头在没有电压信号输入时，指示为零。(4)用输入电缆接入被测电压信号，仔细调节频率细调旋钮，使表头指示最大。为提高测量精度，可调整“输入电压”步进开关和“细调”旋钮、“增益”旋钮和量程开关，使表头指示接近满刻度，以提高测量精度。如果被测信号电平未知，应增大衰减量，然后根据

11、表头读数，逐渐减小衰减量。二、实验框图微波信号源选频放大器可变衰减器可变电抗测量线隔离器波长表三、实验步骤1、按上述实验框图连接实验装置。2、打开微波信号源使其工作在方波状态，调节频率旋钮使其工作频率在8.60-9.60GHz，并根据频率的大小调节波长表的刻度。打开选频放大器，选择输入电压为x1档，频率为1K，量程为x0.1。3、调节可变衰减器和波导测量线，使选频放大器有示数。4、为了提高实验精度，采用等指示度法多次测出最小点对应的，即可测出（略大于），相对应的两个位置、，则， 5、多次测量计算结果并求其平均，即可求得精度较高的波长。实验三：电磁波极化实验一、 实验仪器微波分光仪：支座、分度转

12、台、喇叭天线、可变衰减器、晶体检波器、视频电缆及微安表、读书机构、栅网组件、三厘米信号源、分光介质板二、仪器介绍三厘米信号源工作原理：三厘米固态信号源是一种使用体效应管作振荡源的微波信号源，它能长期工作、耗能少、体积紧凑、功率输出较大、价格低廉、能输出等幅信号及方波调制信号。通过仪器面板上的按键可方便地选择振荡器的工作方式为连续波或方波调制。三位半数字表实时显示振荡器的工作电压和电流。使用说明：1、开机前，先不要将固态源振荡器连线插入主机的“输出”插座。按下“电源”按键，此时数字表应发亮，“工作状态”按键在“等幅”状态时，在电压指示状态下，电表指示10V-20V左右的电压，再按下电流指示按键，

13、电表指示按键，电表指示应接近零，此事证明电源是正常的。2、为防止意外，应关闭电源，再将固态源振荡器的连线插入电源机箱的“输出”插座内，然后按下“电源”按键固态源便开始振荡，微波能量从波导口输出。3、调节测微头可改变振荡器的频率，用测微头读数可简易确定振荡器的频率（用频率-测微器刻度对照表）。如需精确确定振荡器的频率，请外接频率计或波长计确定振荡器的频率。4、按下“方波”键，固态源的输出接晶体检波器，用示波器观察晶体检波器的输出波形。如输出波形不满意，可以用改锥调节面板上的微调至方波输出波满意为止。栅网组件：垂直栅网和水平栅网。垂直栅网吸收水平场分量，反射垂直场分量；水平栅网吸收垂直场分量，反射

14、水平场分量。三、实验原理波的极化是用以描述电场强度空间矢量在某点位置上随时间变化的规律。无论是线极化波、圆极化波或椭圆极化波都可由同频率正交场的两个线极化组成。若它们同向（或反向）、等幅（或幅度不等）其合成场的波认为线极化波；若它们相位差为90，即=90，幅度相等，合成场波为右旋或左旋圆极化波；若它们的相位为零（=90，幅度相等或幅度不等），合成场波为右旋或左旋椭圆极化波。Pr1为垂直栅网，Pr2为水平栅网，当辐射喇叭Pr0转角45后，辐射波的场分为E和E两个分量，Pr1则反射E分量，而E分量透过垂直栅网被吸收。四、连接仪器三厘米固态信号源工作在等幅状态，按下电压按键使三位半数字表显示电压的示数，信号源的输出端通过同轴线连接到微波分光仪，此时的电信号通过同轴转波导经过隔离器、可变衰减器到达辐射天线的辐射喇叭（Pr0），辐射喇叭辐射出的波经过栅网组件的反射和吸收到达接收喇叭（Pr3），经由晶体检波器，通过同轴线与微安表相连。垂直栅网（Pr1）与辐射喇叭在同一条水平线上，通过长铝质支柱固定在基座上；水平栅网（Pr2