实验三微波驻波比的测量

1、实验三 微波驻波比的测量【实验目的】1、了解波导测量系统，熟悉基本微波元件的作用2、掌握驻波测量线的正确使用和用驻波测量线校准晶体验波器特性的方法3、掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法【实验原理】电压驻波比（简称驻波比）是传输线中电场最大值与最小值之比，表示为： （31）测量驻波比的方法及仪器很多，本实验讨论用驻波测量线，根据直接法，等指示度法测量大、中电压驻波比。1. 直接法直接测量沿线驻波的最大和最小场强（参见图31），根据式（31）直接求出电压驻波比的方法称直接法。该方法适用于测量中、小驻波比。图31 无耗线上的驻波图如果驻波腹点和节点处指示电表读数分别为和，晶体二极管为平方律检

2、波，则式（31）成为： （32）当驻波比时，驻波的最大值和最小值相差不大，且波腹，波节平坦，难以准确测定。为了提高测量精度，可移动探针测出几个波腹和波节点的数据，然后取其平均值。 （33a）或) （33b）当驻波比时，可直接测量场强最大值和最小值。2. 等指示度法等指示度法测量适用于大、中电压驻波比（）。如果被测件驻波比较大，驻波腹点和节点电平相差悬殊，因而测量最大点和最小点电平时，使晶体工作在不同的检波律，故若仍按直接法测量驻波比误差较大。等指示度法是测量驻波图形节点两旁附近的驻波分布规律，从而求得驻波比的方法，因此能克服直接法测量的缺点。图32 等指示度法如图32，设为驻波节点指示值，为驻

3、波节点相邻两旁的等指示值，w为等指示度之间的距离，终端反射系数为，则： （34a）根据，及式，可得： （34b）当探头为晶体平方律检波，时，驻波比按式（34c）计算，这种方法也称为“二倍最小值法”或“三分贝法”。 （34c）当时，很小，则式（34c）可简化为： （35）3. 功率衰减法功率衰减法适用于任意驻波比的测量，它用精密可变衰减器测量驻波腹点和节点两个位置上的电平差，从而测出驻波比。改变测量系统中精密可变衰减器的衰减量，使探针位于驻波腹点和节点时指示电表的读数相同，则驻波比可用下式计算： （36）式中，分别为探针位于波腹和波节点时精密衰减器衰减量。【实验仪器及装置图】如图33所示。【实验

4、内容及步骤】1. 微波测试系统的调整1.1 按图33检查测试系统，测量线终端接检波架，开启电源，预热各仪器。1.2 按操作规程使信号源工作在方波调制状态，并获得最佳输出。1.3 调整测量线，调整探针电路，检波电路，使测量线工作在最佳状态。调整输入功率电平，使晶体工作在平方律检波范围内。图33 测试装置图1.4 用直读式频率计测量工作频率，记录数据。1.5 测量线终端接短路板，用交叉读数法测量两个相邻波节点位置，计算波导波长，重复五次，将数据记于表中，取平均值作为。2.用直接法测量开口波导及单螺钉的电压驻波比。2.1 测量线终端开口，移动探针至驻波腹点，调整指示器灵敏度，使指示电表读数达满度（或

5、近满度，“100”或“90”）。2.2 分别测定驻波腹点和节点的幅值和 ，列表记录数据并计算。2.3 测量线终端接单螺钉（旋入4mm）和匹配负载，重复步骤2.1，2.2，并测量两次，列表记录数据并计算 。3. 用等指示度法测量单螺钉的电压驻波比。3.1 调节单螺钉穿伸度约7mm，测量线探针移至驻波节点。调整可变衰减器，指示度灵敏度，必要时可调整测量线探针穿伸度（一般不调），使指示电表读数接近“40”或“50”，读取驻波节点幅值。3.2 缓慢移动探针，在驻波节点两旁找到电表指示读数为的两个等指示度点，应用测量线标尺刻度读取二个等指示度点对应的探针位置读数值和，重复五次，将数据记于表中。3.3 根

6、据公式计算驻波比。【实验内容及数据处理】1、短路12345umax99.098.799.298.598.9umin00000无穷2、匹配负载12345平均umax63.563.763.963.063.263.46umin62.963.163.562.963.263.121.001.001.001.001.001.00平均1.003、开路12345平均umax24.024.523.124.123.923.92umin7.57.09.57.67.57.821.791.871.561.781.791.75平均1.7584、失配负载（1）1234平均umax19.019.021.021.020umax10.08.09.09.091.381.541.531.531.49平均1.495（2）d1=139.0 d2=114.5w=24.5=1.42【思考题】1、驻波节点的位置在实验中精确测准不容易，如何比较准确的测量？答：通过测量两个波腹之间的多个点，从而得到 曲线，由于曲线有对称性，所以可以根据此估计逐波波节的位置。2、讨论直接法，等指示度法测量电压驻波比的特点答：直接法适合测量中、小驻波比（s6时，电场的极大值和极小值相差悬殊，在指