微波技术基础实验指导书..doc

微 波 技 术 基 础 实 验 指 导 书 电子信息工程学院微波技术基础实验课程组编 2013.02 实验一 微波测量系统的认识与调试 一、实验目的与要求 应用所学微波技术的有关理论知识，理解微波测量系统的工作原理，掌握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，微波元器件的结构、原理和使用方法。 二、实验内容 1．掌握下列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．了解下列微波元器件的原理、结构和使用方法 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、实验原理 本实验的微波测试系统的组成框图如图一所示 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部分组成。下面分别叙述各部分的功能和工作原理，其它一些微波元器件我们将在以后的实验中一一介绍。 1．微波信号源（YM1123） 1.1基本功能 1.1.1提供频率在7.5～12.5GHz范围连续可调的微波信号。 1.1.2该信号源可提供“等幅”的微波信号，也可工作在“脉冲”调制状态。本系统实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。 1.2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节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提供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、频发生改变、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管作控制元件，对微波信号进行方波、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净。 注1：打开信号源的上盖板，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结构。 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基本功能 提供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，激励是对称的。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，达到较佳的匹配。 3．E-H面阻抗双路调配器（BD20-8） 3.1基本功能 微波传输（测量）系统中，经常引入不同形式的不连续性，来构成元件或达到匹配的目的。 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。通过调节二个支节的长度以达到系统调配。 3.2结构和工作原理 E-H面阻抗调配器是由一个双T波导和两只调节活塞组成。调节活塞是簧片式的接触活塞。调节E面活塞，等于串联电抗变化，调节H面活塞等于并联电纳的变化（两者配合使用）。 4．微波测量线（TC26） 4.1基本功能 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。本实验采用波导测量线。 4.2结构和工作原理 本实验中的测量线采用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