微波实验ppt课件

1、测的物理景象和测定的物理参数；2掌握丈量原理、实验条件和丈量方法；3分析实验结果并做必要的讨论。微波振荡器是产生微波的安装。由于微波波长很短，频率很高300MHz300GHz，要求振荡回路具有非常微小的电感与电容，故不能用普通电子管与晶体管构成微波振荡器。构成微波振荡器的器件有速调管、磁控管或某些固体元件。下面只引见速调管一反射式速调管反射式速调管是一种微波电子管，利用速度调制方法改动在交变电磁场中电子流的运动速度，从而将直流能量转换为微波能量。它的振荡频率能在一定的范围内改动，且容易调谐，并能做脉冲和频率调制。反射速调管的构造如图：反射式速调管的构造原理图反射式速调管K-27的构造和管座图

2、阴极发射电子经直流加速电压加速，以初速度v。经过谐振腔栅网间隙驰向反射极。因反射极对阴极为负电压，所以使电子减速，最后将发射电子折返穿过谐振腔栅网。由于热扰动等缘由，谐振腔栅网存在一高频交变场,初速为v。的电子穿过栅网时将因受高频电场作用而加速或减速，如下图。 当高频电场为正时，穿过栅网的 电子 遭到加速；高频场为负时， 穿过栅网电子 遭到减速；而高 频场为零时，穿过栅网的电子 速度不变，这就是速度调制。当电子群回到谐振腔栅网间隙的时候，遇到腔内减速高频场就可把能量交给高频场，从而使速调管维持振荡。当群聚中心电子从穿出栅网到前往栅网的渡越时间满足式0()(，)时,发生最强的振荡，式中为高频振荡

3、周期，为振荡方式，受反射级电压大小控制。二微波检波二极管微波系统中常用硅资料的二极管对输出信号进展检波，将微波二极管检波晶体插入波导宽壁中，使它对波导两宽壁间的感应电压与该处电场强度成正比进展检波。其伏安特性中电流与电压的关系式中：比例常数二极管的检波率检波二极管的伏安曲线可分二段来思索nukIkn(a)小信号段：曲线呈非线性n=2称：平方律检波(b)大信号段：曲线近似直线n=1称：线性检波三矩形波导 波导管是引导电磁波传播的空心金属管，普通是由铜或铝等良导体资料制成，内外表渡银后可提高导电率，银层上再渡铑或金可防止银层氧化。波导管的加工非常精细，内外表光洁度要求很高，能防止电磁波多次反射而产

4、生的高次寄生波。常用的有矩形和圆形两种。矩形波导的宽边定为X方向，内尺寸用a表示，窄边定为y ，内尺寸用b表示，电磁波是沿z方向传播。为方便对波导内场型的了解，通常将x、y方向称为“横向，z方向称为“纵向。a与b的数值普通取：三公分的矩形波导内尺寸应为：四隔离器微波隔离器是一种特殊的衰减器，隔离器对入射波的衰减很小，对反射波的衰减那么很大，两者之比值称为“隔离度。运用隔离器目的在于减小因负载阻抗变化对振荡频率带来的影响。普通在矩形波导的横向加上恒定磁场，7 . 0a)35. 03 . 0(bmmmmba16.1086.22放置在波导横向的铁氧体片恰好能与反射波产生铁磁共振，继而抑制了反射波，而

5、入射波不会产生这种共振吸收。但在做成器件后，隔离器对入射波也会产生一些正向衰减，约为1dB，对反射的反向衰减那么大于20dB。运用时务需认清箭头方向以免装错。五可变衰减器 可变衰减器可被用来延续改动传输线路中的功率电平，也可当作振荡器与负载之间的去耦器件。在矩形波导内安顿的吸收片应平行于电场的极化方向，并能做横向的挪动。通常，在不需求做功率衰减时，吸收片是紧帖在波导管窄壁上。吸收片移到宽边中央时，功率衰减最大，吸收片挪动的位置可由衰减器上方刻度盘中显示出来。可变衰减器刻度盘上的读数与衰减量之间的关系可用功率计测定。六丈量线微波丈量线是一种通用的微波丈量仪器。对微波信号 的检测中虽然可以在输出波

6、导管 的后部装接检波器或功率计等器 件，但这些负载在接入终端后驻 波比的改动是在周围封锁的波导 管内无法检测到的。为处理这一问题，必需在矩形波导管宽边中央，沿波导轴向开启一个能使耦合探针挪动的长槽。检波头的探针越槽伸入波导内，并由传动机构带动着沿槽挪动。波导中的高频信号经探针耦合后，再经丈量线内部检波二极管检波，就能输出一个与场强相对应的信号。一、微波测试系统的认识与调试一、微波测试系统的认识与调试1、了解微波测试系统如上图、了解微波测试系统如上图等效电源部分等效电源部分(即发送器即发送器) 丈量安装部分丈量安装部分(即丈量电路即丈量电路) 指示器部分指示器部分(即丈量接受器即丈量接受器) 2

7、、直观了解反射式速调管振荡器特性。、直观了解反射式速调管振荡器特性。A、按正确步骤开启电源，改动反射极电压，观测速调管的各个振荡模要求：VR从-300V变化到-580V。描画草图，注明各个振荡模的峰值以及始点、峰值和终点所对应的反射极电压值。B、逐点丈量速调管最正确振荡模的功率P和反射极电压VR的关系曲线，以及频率和反射极电压VR的关系曲线。缓慢调谐直读式频率计，仔细察看功率计的变化，当指针出现一突降，频率计在指针最小偏转时的读数即为速调管振荡源的任务频率，记录频率计的读数。随即使频率计失谐。本卷须知：1、将速调管电源置预热位置，预热至分钟。谐振腔电压300，此时mA表上示出谐振腔电流。2、反

8、射速调管任务在等幅振荡时，应防止反射极电压为零值,以延伸管子的运用寿命。3、实验终了，应首先切断反射速调管谐振腔电压，然后断开电源电压。 二、丈量线调整与晶体检波器校准二、丈量线调整与晶体检波器校准1、熟习丈量线的运用方法。(1)驻波丈量线的调整(2)波长丈量丈量波长常见的方法有谐振法和驻波分布法。后者是用驻波丈量线丈量，当丈量线终端短路时，传输线上构成纯驻波,挪动丈量线探针，测出两个相邻驻波最小点之间的间隔，即可求得波导波长。. 2、掌握校准晶体检波器特性的方法。 在丈量驻波比时，驻波波腹和波节的大小由检波晶体的输出信号测出。晶体的检波电流I和传输线探针附近的高频电压E的关系必需正确测定。根

9、据检波晶体的非线性特征，可以写出I=k1En(1)令驻波丈量线终端短路，此时沿线各点驻波振幅与终端间隔的关系为E = Emsin2l/g E/Em= sin2l/g 得 =K sin2l/g n 按E/Em和随d的变化规律,即可做出以下图 在 g /4范围内挪动探针,使其偏离驻波节点不同位置l,选取场强相对值 Isin2d/g I=0.1,0.2,0.3,1.0,各点读取指示电表读数,即能做出 sin2d/g 关系曲线,也就是晶体二极管定标曲线g max/ EdE dI maxmaxEdEfIdI dkEdIn nEdEIdI maxmax maxmaxlglgEdEnIdI maxmaxlg

10、lgEdEIdIn 。三、察看波导管的任务形状三、察看波导管的任务形状普通说，波导管中存在入射波和反射波。描画波导管普通说，波导管中存在入射波和反射波。描画波导管中匹配和反射程度的物理量是驻波比或反射系数。由于终中匹配和反射程度的物理量是驻波比或反射系数。由于终端情况不同，波导管中电磁场的分布情况也不同，可以把端情况不同，波导管中电磁场的分布情况也不同，可以把波导管的任务形状归结为三种形状；匹配形状、驻波形状波导管的任务形状归结为三种形状；匹配形状、驻波形状和混波形状，它们的电场分布曲线分别如图和混波形状，它们的电场分布曲线分别如图a、b、c所示。所示。练习调理匹配，丈量小驻波比和中驻波比练习调理匹配，丈量小驻波比和中驻波比 A：直接法：直接法 该方法适用于丈量中、小驻波比。假设驻波腹该方法适用于丈量中、小驻波比。假设驻波腹点和节点处指示电表读数分别为点和节点处指示电表读数分别为max和和min ，晶体二，晶体二极管为平方律检波。极管为平方律检波。那么, 当驻波比1.051.5 驻波的最大值和最小值相差不大,且波腹和波 节平坦,难以准确测定.为了提高丈量准确