微波技术基础实验指导书.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑微波技术基础实验指导书 微 波 技 术 基 础 实 验 指 导 书 电子信息工程学院微波技术根基测验课程组编 2022.02 测验一 微波测量系统的熟悉与调试 一、测验目的与要求 应用所学微波技术的有关理论学识，理解微波测量系统的工作原理，掌管调整和使用微波信号源的方法，学会使用微波测量系统测量微波信号电场的振幅了解有关微波仪器仪表，微波元器件的布局、原理和使用方法 二、测验内容 1．掌管以下仪器仪表的工作原理和使用方法 三厘米标准信号发生器（YM1123）、三厘米波导测量线（TC26）、选频放大器（YM3892） 2．了解以下微波元器件的原理、布局和使用方法 波导同轴转换器（BD20-9）、E-H面阻抗双路调配器（BD20-8）、测量线（TC26）和可变短路器（BD20-6）等 三、测验原理 本测验的微波测试系统的组成框图如图一所示 可变衰减器 微波频率计 晶体检波器 选频放大器 信号源 波导同轴转换器 数字功率计 E-H面调配器 魔T 定向耦合器 H面弯波导 单螺钉调配器 测量线 功率探头 图 1 它主要由微波信号源、波导同轴转换器、E-H面阻抗双路调配器、测量线和选频放大器主要片面组成。

下面分别表达各片面的功能和工作原理，其它一些微波元器件我们将在以后的测验中一一介绍 1．微波信号源（YM1123） 1.1根本功能 1.1.1供给频率在7.5～12.5GHz范围连续可调的微波信号 1.1.2该信号源可供给“等幅”的微波信号，也可工作在“脉冲”调制状态本系统测验中指示器为选频放大器时，信号源工作在1KHz “”方波调制输出方式 1 1.2工作原理 1.2.1本信号源采用体效应振荡器作为微波振荡源体效应振荡器采用砷化镓体效应二极管作为微波振荡管振荡系统是一个同轴型的单回路谐振腔微波振荡频率的范围变化是通过调谐S型非接触抗流式活塞的位置来实现的，是由电容耦合引出的功率输出 1.2.2本信号源采用截止式衰减器调理信号源输出功率的强弱截止式衰减器用截止波导组成，其电场源沿轴线方向的幅度是按指数规律衰减衰减量（用dB表示）与轴线距离L成线性关系，具有量程大的特点 1.2.3本信号源用微波铁氧体构成隔离器 在微波测量系统中，一方面信号源需要向负载供给一个稳定的输出功率；另一方面负载的不匹配状态引起的反射破坏信号源工作的稳定性，使幅、频发生变更、跳模等。

为了解决这个问题，往往在信号源的输出端接一“单向传输”的微波器件它允许信号源的功率传向负载，而负载引起的反射却不能传向信号源这种微波器件称之“隔离器” 这类隔离器在3cm波段可以做到正向衰减小于0.5dB，反向衰减25dB驻波比可达1.1左右隔离器上箭头指示方向即为微波功率的正向传输方向 1.2.4本信号源采用PIN管作操纵元件，对微波信号举行方波、脉冲波的调制 1.2.5本信号源功率输出端接有带通滤波器它滤去7.5～12.5GHz频率范围的谐波，使信号源输出信号频谱更纯真 注1：开启信号源的上盖板，即可看到信号源的同轴谐振腔、截止式衰减器、PIN调制器和带通滤波器等布局 注2：有些单位采用本公司生产的YM1124信号发生器它是9.37GHz点频信号源，采用介质振荡技术频率稳定度高、输出功率大、有“等幅”和“1KHz”方波两种工作状态输出为BJ100波导口 2．波导同轴转换器（BD20-9） 2.1根本功能 供给从同轴输入到波导输出的转换 2.2工作原理 波导同轴转换器是将信号由同轴转换成波导传输耦合元件是一插入波导内的探针，等效于一电偶极子由于它的辐射在波导中建立起微波能量。

探针是由波导宽边中线伸入，鼓舞是对称的选择探针与短路面的位置，使短路面的反射与探针的反射相互抵消，达成较佳的匹配 3．E-H面阻抗双路调配器（BD20-8） 3.1根本功能 微波传输（测量）系统中，经常引入不同形式的不连续性，来构成元件或达成匹配的目的 E-H面阻抗调配器是双支节调配器在主传输波导固定的位置上的E面（宽边）和H面（窄边）并接两个支节通过调理二个支节的长度以达成系统调配 3.2布局和工作原理 E-H面阻抗调配器是由一个双T波导和两只调理活塞组成调理活塞是簧片式的接触活塞调理E面活塞，等于串联电抗变化，调理H面活塞等于并联电纳的变化（两者合作使用） 2 4．微波测量线（TC26） 4.1根本功能 微波测量线是用来测量微波传输线中合成电场（沿轴线）分布状态（含最大值、最小值和其相对应的位置）的设备利用微波测量线（系统）可以测得微波传输中合成波波腹（节）点的位置和对应的场幅、波导波长（相波长）和驻波比等参数微波测量线有同轴测量线和波导测量线本测验采用波导测量线 4.2布局和工作原理 本测验中的测量线采用BJ-100型矩型波导，其宽边尺寸为ａ＝22.86mm，窄边尺寸为ｂ＝10.16mm，频率范围为8.2～12.5GHz。

测量线一般包括开槽线、探针耦合指示机构及位置移动装置三片面 当测量线接入测试系统时，在它的波导中就建立起驻波电磁场众所周知，驻波电场在波导宽边正中央最大，沿轴向成周期函数分布在矩形波导的宽边中央于它轴的方向开一条狭槽，并且伸入一根金属探针2，那么探针与传输波导1电力线平行耦合的结果，必然得到感应电压，它的大小正比于该处的场强，交流电流在同轴腔3组成的探针电路内，由微波二极管4检波后把信号加到外接指示器，回到同轴腔外导体成一闭合回路因此指示器的读数可以间接表示场强的大小 5 3 4 6 1、传输波导 2、探针 3、同轴腔 4、微波二极管 5、调谐活塞 6、检波滑座 2 1 图2 波导测量线工作原理示意图 当探针沿槽移动时，指示器就会展现电场强度Emax和Emin从而求得： S＝Emax Emin由标尺指出探针位置可以测出微小点至不连续面的距离dmin，从而可以测量阻抗调谐活塞5在检波头中使晶体处于驻波的腹点以得到最大指示检波滑座6用来支持检波头，并可沿轴向移动在移动时保证探针与波导的相对位置不变 5．选频放大器（YM3892） 本测验采用选频放大器对微波二极管的检波电流举行（线性）放大。

3 5.1根本功能 本选频放大器由四级低噪声运算放大器组成的高增益音频放大和选频网络组成可使放大电路在“窄带内”对微弱音频信号举行放大，以减小噪声和微波信号源中寄生调频的影响，保证测量的精度 5.2布局和工作原理 在信号源内用1KHz的方波对微波信号（如10GHz）举行调幅后输出此调幅波在测量线内仍保持其微波特征测量线输出端所接负载的特性抉择其分布状态由小探针检测经微波二极管检波所得的1KHz方波包络表征其微波性能指标选频放大器那么对此1KHz方波举行有效放大 YM3892选频放大器是一个增益60dB，可调带宽40Hz，中心频率1KHz的放大器，得志不同输入幅度的可调表头指示弧线2条，第一条上标值为线性指示，下为相应的对数（dB）指示其次条为驻波比指示，上为驻波比1～3，下为3.2～10 6．可变短路器（BD20-6） 可变短路器由短路活塞与一套传动读数装置构成活塞为两节抗流形式，传动丝杆带动活塞作相对于波导轴线移动，并由读数装置上读得其相对行程 变更短路面的位置，也就变更参考面的电抗和电纳，使节点的位置发生偏移。

四、测验步骤 1．按图1连接微波仪器仪表和微波元器件将选频放大器的输入端和测量线同轴腔用Q9电缆线相连接通选频放大器电源开关 2．微波信号源开机后，工作状态的指示灯在最右边位置，此工作状态下没有微波功率输出由于本测验中指示器为选频放大器，故信号源“重复频率”量程置于“×10”，园盘刻度置于“100”处（在信号源的左中、下角）（调好将不再变动） 信号源面板有“衰减”和“频率”显示值 输出功率由“衰减”调理旋钮调理，顺时针输出减小，逆时针输出变大 本测验只调理“衰减”调理旋钮来获得适合的功率（两旁的旋钮即“调零”和“衰减调零”是在接上附件“电平探头”时才起作用） 3．“调谐”旋钮调理使信号源的工作频率发生变更，顺时针频率升高，逆时针频率降低置工作频率在自己所需的频率点，如10.00GHz（从数字显示上直读） 4．接可变短路器在测量线的输出端，移动可变短路器刻度到0.00 5．通过信号源工作状态 键，置工作状态在“”方波状态此时信号源输出的是1KHz方波调制下的（10GHz）微波功率 留神：为防止在拆装微波元器件时，微波功率从波导中辐射，请将工作状态通过方波状态。

4 选择在最右边位置“外整步”后再拆装测试时置于“ ” — 9 —。