北邮电磁场实验 - 波导波长的丈量
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作者： 日期：
北京邮电大学
电磁场与微波丈量实验
实验二波导波长的丈量
学院：
电子工程学院 2011211207 邹夫、马睿、李贝贝
邹夫
班级：
组员：
执笔：
目录
1.实验内容 ........................................................................................................................................................................................................................................ 1
1.1 实验目的 ......................................................................................................................................................................................................... 1 1.2 实验设施 ......................................................................................................................................................................................................... 1 1.3 实验系统框图 ............................................................................................................................................................................................. 1 1.3 实验步骤 ......................................................................................................................................................................................................... 2
2.实验原理 ........................................................................................................................................................................................................................................ 3
2.1 两点法 ............................................................................................................................................................................................................... 3 2.2 间接法 ............................................................................................................................................................................................................... 3
3 实验数据与剖析 ...................................................................................................................................................................................................................... 4
3.1 丈量波导波长 ............................................................................................................................................................................................. 4
3.1.1 两点法 3.1.2 直接法
4 4
3.2 晶体检波特征 ............................................................................................................................................................................................. 5
3.2.1 晶体校准曲线图 5 3.2.2 晶体检波率公式计算 7
3.3 偏差剖析 ......................................................................................................................................................................................................... 7
4.思虑题 .............................................................................................................................................................................................................................................. 7 5.实验心得与领会 ...................................................................................................................................................................................................................... 8
1.实验内容
1.1 实验目的
经过博导波长丈量系统测出波导波长。
1.2 实验设施
1.DH1121C 型微波信号源
2.DH364A00 型 3cm 丈量线
1.3 实验系统框图
1.3 实验步骤
丈量波导波长
1.察看衰减器、空腔波长计、主播丈量线的构造形式、读数方法； 2.依据系统框图检查系统的连结装置以及连结电缆和电缆头；
3.开启信号源，预热仪器，并依据操作规则调整信号工作频次以及幅度，并调整调制频 率；
4.利用两点发进行丈量，将波导丈量线终端短路，调测放大器的衰减量和可变衰减器使 当探针位于波腹时，放大器不过电表靠近满格，用两点法丈量波导波长；
5.将驻波丈量线探针插入适合深度，将探针移到两个波节点的要点地点，而后调理其调 谐行贿，使丈量放大器指示最大；
6.利用间接法来丈量波导波长 λg。第一用波长计丈量信号波长 λ0，测三次去均匀值。再 计算 λ。丈量达成后要将波长计从谐振点调开，免得信号衰减影响后边的丈量；
g
校准晶体二极管检波器的检波特征
7.将探针沿线丈量线挪动，按丈量放大器指示改变最大值刻度的
10%，记录一次探针位
置，给出 U 沿线的散布图形；
8.设计表格，用驻波丈量线校准晶体的检波特征； 9.做出晶体检波器校准曲线图；
10.再挪动探针到驻波的波腹点，记录数据，分别找到波腹点两相邻边指示电表读数为 波腹点 50%对应的值，记录现在探针的地点
d1， d2，依据公式
求得晶体检波
率 n，和 8 所得的数值进行比较。
2.实验原理
2.1 两点法
依据系统框图连结丈量系统。可变电抗采纳短路片，短路片的反射系数靠近
线中，入射波与反射波的叠加为靠近纯驻波的图形，只需测得驻波相邻节点的地点
1。在丈量
L1、L2，
由
，即可求得波导波长 。 波节点的地点
取 和 的均匀值：
由上图可知，波导波长：
2.2 间接法
理论上，自由波长
和频次 的换算方法：
c 为自由空间流传速度，约 厘米每秒；
矩形波导中的
波，自由波长 和波导波长 知足公式：
a 为矩形波导宽边尺寸， 对三厘米波导计算 。
毫米。上个实验已经用波长表测出信号波长，
3 实验数据与剖析
3.1 丈量波导波长
3.1.1 两点法
mm
mm
mm
mm mm
mm
由公式
能够计算出 mm
3.1.2 直接法
第一次 第二次 第三次 均匀值
(GHz)
/
(mm) (mm)
由上表可知，
/
3.2 晶体检波特征
3.2.1 晶体校准曲线图
所丈量的波导波长： 节点 的地点：
波
E/Ema
x
0
d d
0
134. 7
1
3
3
5
2
5
6
6
6
6
6
d+d0
U
0 0 100
U/U max logE
0 / /
0 -1 /
1 0 0
logU
依据 U 和 d 的大小，画出 U,d 的关系曲线，以下列图所示：
此中，蓝色的 x 代表原始数据，红色的曲线为
。能够看出， U 与 d 大概成三
角函数的关系。
将
和 的值输入到 Matlab 里，经过线性回归函数 polyfit 计算出一元线性回归函数的
系数，即直线部分的斜率；部分代码以下：
E = [0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1];
U=[0.029 0.091 0.162 0.27 0.36 0.501 0.651 0.832 1]; E_log=log10(E); U_log=log10(U); c=polyfit(E_log, U_log,1); x=-0.8:0.1:0; y=c(1)*x+c(2); plot(E_log, U_log,'x'); hold on; plot(x,y,'r'); 图以下所示：
检波晶体的校准曲线
此中斜率 ；因此获得晶体检波率
n=2.1426 ；
3.2.2 晶体检波率公式计算
d1(mm)
d2(mm)
W(mm)
依据公式
能够算获得 。 3.3 偏差剖析
经过两点法和间接法算得的波导波长相差不大，约为 2.66%，处于合理偏差范围内经过
曲线法和计算法测得的 n 相差不大，约为 4.88%，处于合理偏差范围内；
主要偏差要素可能有：
1.读数偏差； 2.微波信号源信号不稳固，频次在丈量前后有改变。
4.思虑题
1.在波导系统终端短路的状况下，插入拥有导纳的探针后，波导中真切驻波图形怎样改 变？
答：因为导纳的分流作用， 驻波腹点和节点的电场强度都要比真切值小， 使地点波节点和波腹点发生偏移。探针呈容性电纳将使驻波腹点向负载方向偏移。以下图：
2.用波长表丈量自由空间信号震荡频次后，为何还要失谐频次计？ 答：电磁波经过耦合孔从波导进入频次计的空腔中，
磁场极为轻微， 此时，它基本上不影响波导中波的传输。 度将减弱， 输出幅度将出现显然的跌落，
当频次计的腔体失谐时，
腔里的电
当电磁波的频次知足空腔的谐振条
件时， 发生谐振，反应到波导中的阻抗发生强烈变化，相应地，经过波导中的电磁波信号强
从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，
经过查
表可得悉输入微波谐振频次。假如不使用失谐频次计，波导中流传的电磁波会十分轻微。
3.平方律检波特征只有小信号才合用，在测试过程中，需要采纳哪些举措实现小信号？ 答：使用衰减器： 衰减器是把一片能汲取微波能量的汲取片垂直于矩形波导的宽边，
向插入波导管， 用以部分衰减传输功率， 沿着宽边挪动汲取片可改变衰减量的大小。 起调理系统中微波功率的作用。
4.为何要测晶体检波率？指示电表读数和微波场强 答：当微波功率变化较大时
E 之间成什么关系？
纵
衰减器
a 和 k 就不是常数 , 且和外界条件相关 , 因此在精细丈量中
一定对晶体检波器进行定标。电表读数和场强的成指数比率关系。
5.实验心得与领会
电磁场与微波丈量实验是由三个人组队的实验， 经过本次试验， 我们知道了同学之间相互合作的重要性。 我们组三个成员经过分工合作达成任务， 实验的时期不停商讨问题， 使得较为复杂的问题很快的获得认识决。 本次实验不是很难， 我们第一对实验课本上的东西进行预习， 上课的时候认真听老师解说， 对实验有基本观点后当心认真的进行了实验。 本次实验的难点就在于重复的读数， 一不留意就简单读错数， 因此我们要仔细对待实验。 本次试验需要测的数据比许多，需要耐心的记录数据。
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