微波实验
微波光学实验报告
实验时间：2023年X月X日实验地点：微波光学实验室实验者：XXX一、实验目的1. 了解微波光学的基本原理和实验方法；2. 掌握微波分光仪的使用方法；3. 熟悉微波干涉现象，并验证干涉规律；4. 研究微波透镜的成像特性，分析其成像原理。
二、实验原理1. 微波光学是研究电磁波在传播过程中与物质相互作用规律的一门学科。
微波光学实验通常采用电磁波分光仪、透镜、波导等元件，研究微波的干涉、衍射、折射等现象。
2. 微波干涉现象是指两束相干微波相遇时，产生的加强或减弱现象。
实验中，利用微波分光仪产生两束相干微波，通过干涉条纹的观察和分析，验证干涉规律。
3. 微波透镜是一种利用电磁波聚焦原理制成的光学元件。
实验中，通过研究微波透镜的成像特性，分析其成像原理。
三、实验仪器与设备1. 微波分光仪：用于产生两束相干微波；2. 透镜：用于研究微波的成像特性；3. 波导：用于微波的传输；4. 紫外线灯：用于产生干涉条纹；5. 移动台：用于调节微波光路；6. 光电传感器：用于测量干涉条纹。
四、实验步骤1. 连接微波分光仪，设置实验参数，产生两束相干微波；2. 将微波分光仪输出的两束微波分别引入波导，使微波在波导中传播；3. 将波导输出端引入透镜，观察透镜成像特性；4. 通过移动台调节微波光路，观察并记录干涉条纹；5. 改变实验参数，分析微波干涉现象和透镜成像特性。
五、实验结果与分析1. 实验中观察到明显的干涉条纹，验证了微波干涉规律；2. 通过改变实验参数，观察到微波透镜的成像特性，分析其成像原理；3. 实验结果表明，微波透镜具有聚焦和成像功能，成像质量与透镜参数和微波光路有关。
六、实验结论1. 通过本次实验，掌握了微波光学的基本原理和实验方法；2. 熟悉了微波分光仪的使用方法，验证了微波干涉规律；3. 研究了微波透镜的成像特性，分析了其成像原理。
七、实验讨论1. 实验过程中，微波光路调节较为困难，需要精确控制微波的传播路径；2. 实验结果受实验环境和仪器精度的影响较大，需要进一步提高实验精度；3. 未来可进一步研究微波光学在通信、雷达等领域的应用。
微波技术实验报告
微波技术实验报告一、实验目的1.了解微波技术的基本原理；2.掌握微波技术的实验操作方法；3.学习使用微波仪器对电磁波进行测量和分析。
二、实验器材与材料1.微波台；2.微波发射源；3.微波接收天线；4.微波功率计；5.微波衰减器；6.信号发生器；7.示波器。
三、实验原理微波技术是指在频率范围为3x10^9Hz至3x10^11Hz的电磁波中进行的技术应用。
在实验中，我们将使用微波发射源和接收天线来产生和接收微波信号，使用微波功率计来测量微波的功率，同时利用微波衰减器来调整微波的功率级别。
信号发生器用于产生不同频率的信号，并通过示波器来观察和记录波形。
四、实验步骤与结果1.首先接通微波台的电源，并调节微波发射源的频率和功率级别；2.将接收天线与发射源对准，调整天线角度，使得信号强度最大；3.使用微波功率计测量微波的功率，并记录结果；4.调整微波衰减器的衰减值，观察微波发射源输出功率的变化，并记录衰减值和功率值的对应关系；5.使用信号发生器产生不同频率的信号，并通过示波器观察和记录波形。
实验结果如下：1.频率为2.4GHz时，微波发射源的功率为6dBm；2.衰减值为20dB时，微波功率为0dBm；3.衰减值为30dB时，微波功率为-10dBm；4.信号发生器产生的频率为2.5GHz时，示波器上显示的波形为正弦波。
五、实验分析与讨论实验结果表明，微波功率与衰减值存在线性关系，当衰减值增大时，微波功率随之减小。
这是因为微波衰减器通过在传输线中引入衰减器元件，使微波信号的幅度减小。
当信号发生器产生的频率与微波发射源的频率接近时，示波器上观察到的波形为正弦波，说明微波信号正常传输。
六、实验结论通过本次实验，我们了解了微波技术的基本原理，掌握了微波技术的实验操作方法，并学会了使用微波仪器对电磁波进行测量和分析。
实验结果验证了微波功率与衰减值的线性关系，同时观察到了信号发生器产生的频率与微波发射源频率接近时的正弦波形。
微波测量技术实验报告
一、实验目的1. 理解微波测量技术的基本原理和实验方法；2. 掌握微波测量仪器的操作技能；3. 学会使用微波测量技术对微波元件的参数进行测试；4. 分析实验数据，得出实验结论。
二、实验原理微波测量技术是研究微波频率范围内的电磁场特性及其与微波元件相互作用的技术。
实验中，我们主要使用矢量网络分析仪（VNA）进行微波参数的测量。
矢量网络分析仪是一种高性能的微波测量仪器，能够测量微波元件的散射参数（S参数）、阻抗、导纳等参数。
其基本原理是：通过测量微波信号在两个端口之间的相互作用，得到微波元件的散射参数，进而分析出微波元件的特性。
三、实验仪器与设备1. 矢量网络分析仪（VNA）2. 微波元件（如微带传输线、微波谐振器等）3. 测试平台（如测试夹具、测试架等）4. 连接电缆四、实验步骤1. 连接测试平台，将微波元件放置在测试平台上；2. 连接VNA与测试平台，进行系统校准；3. 设置VNA的测量参数，如频率范围、扫描步进等；4. 启动VNA，进行微波参数测量；5. 记录实验数据；6. 分析实验数据，得出实验结论。
五、实验数据与分析1. 实验数据（1）微波谐振器的Q值测量：通过扫频功率传输法，测量微波谐振器的Q值，得到谐振频率、品质因数等参数；（2）微波定向耦合器的特性参数测量：通过测量输入至主线的功率与副线中正方向传输的功率之比，得到耦合度；通过测量副线中正方向传输的功率与反方向传输的功率之比，得到方向性；（3）微波功率分配器的传输特性测量：通过测量输入至主线的功率与输出至副线的功率之比，得到传输损耗。
2. 实验数据分析（1）根据微波谐振器的Q值测量结果，分析谐振器的频率选择性和能量损耗程度；（2）根据微波定向耦合器的特性参数测量结果，分析耦合器的性能指标，如耦合度、方向性等；（3）根据微波功率分配器的传输特性测量结果，分析功率分配器的传输损耗。
六、实验结论1. 通过实验，掌握了微波测量技术的基本原理和实验方法；2. 熟练掌握了矢量网络分析仪的操作技能；3. 通过实验数据，分析了微波元件的特性，为微波电路设计和优化提供了依据。
微波技术实验报告北邮
微波技术实验报告北邮一、实验目的本实验旨在使学生熟悉微波技术的基本理论，掌握微波器件的测量方法，并通过实际操作加深对微波信号传输、调制和解调等过程的理解。
通过实验，学生能够培养分析问题和解决问题的能力，为将来在微波通信领域的工作打下坚实的基础。
二、实验原理微波技术是利用波长在1毫米至1米之间的电磁波进行信息传输的技术。
微波具有较高的频率和较短的波长，因此能够实现高速数据传输。
在实验中，我们主要研究微波信号的产生、传输、调制和解调等基本过程。
三、实验设备1. 微波信号发生器：用于产生稳定的微波信号。
2. 微波传输线：用于传输微波信号。
3. 微波调制器：用于对微波信号进行调制，实现信号的传输。
4. 微波解调器：用于将调制后的信号还原为原始信号。
5. 微波测量仪器：包括功率计、频率计等，用于测量微波信号的参数。
四、实验内容1. 微波信号的产生与测量：通过微波信号发生器产生微波信号，并使用频率计测量信号的频率。
2. 微波信号的传输：利用微波传输线将信号从一个点传输到另一个点，并观察信号的衰减情况。
3. 微波信号的调制与解调：使用调制器对微波信号进行调制，然后通过解调器将调制后的信号还原。
4. 微波信号的传输特性分析：分析不同条件下微波信号的传输特性，如衰减、反射、折射等。
五、实验步骤1. 打开微波信号发生器，设置合适的频率和功率。
2. 将微波信号发生器的输出端连接到微波传输线的输入端。
3. 测量传输线上的信号强度，并记录数据。
4. 将调制器连接到传输线的输出端，对信号进行调制。
5. 将调制后的信号通过解调器还原，并测量解调后的信号参数。
6. 分析信号在不同传输条件下的特性，如衰减系数、反射率等。
六、实验结果通过本次实验，我们成功地产生了稳定的微波信号，并测量了其频率和功率。
在传输过程中，我们观察到了信号的衰减现象，并记录了不同传输条件下的信号强度。
通过调制和解调过程，我们验证了微波信号的可调制性和可解调性。
微波实验报告
微波实验报告微波实验报告引言：微波是一种电磁波，波长在1mm到1m之间，频率范围为300MHz到300GHz。
微波在通信、雷达、医学、食品加热等领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过实际操作和观察，了解微波的特性和应用。
实验一：微波传播特性实验目的：观察微波在不同介质中的传播特性。
实验器材：微波发生器、微波接收器、不同介质样品（如玻璃、木头、金属等）。
实验步骤：1. 将微波发生器和接收器连接好，并设置合适的频率和功率。
2. 将不同介质样品放置在微波传播路径上，观察微波的传播情况。
实验结果：观察到微波在不同介质中的传播情况不同。
在玻璃中，微波能够较好地传播，而在金属中，微波会被完全反射或吸收。
实验二：微波反射和折射实验目的：观察微波在不同介质间的反射和折射现象。
实验器材：微波发生器、微波接收器、反射板、折射板。
实验步骤：1. 将微波发生器和接收器连接好，并设置合适的频率和功率。
2. 将反射板放置在微波传播路径上，观察微波的反射情况。
3. 将折射板放置在微波传播路径上，观察微波的折射情况。
实验结果：观察到微波在反射板上会发生反射，反射角等于入射角。
在折射板上，微波会发生折射，根据折射定律，入射角和折射角之间存在一定的关系。
实验三：微波干涉实验目的：观察微波的干涉现象。
实验器材：微波发生器、微波接收器、干涉板。
实验步骤：1. 将微波发生器和接收器连接好，并设置合适的频率和功率。
2. 将干涉板放置在微波传播路径上，观察微波的干涉情况。
实验结果：观察到微波在干涉板上会出现明暗相间的干涉条纹。
根据干涉现象的特点，可以推测微波是一种具有波动性质的电磁波。
实验四：微波加热实验目的：观察微波对物体的加热效果。
实验器材：微波发生器、微波接收器、食物样品。
实验步骤：1. 将微波发生器和接收器连接好，并设置合适的频率和功率。
2. 将食物样品放置在微波传播路径上，观察微波对食物的加热效果。
实验结果：观察到微波对食物样品有较好的加热效果，食物在微波的作用下能够迅速加热。
微波基本测量实验报告
微波基本测量实验报告微波基本测量实验报告引言：微波技术是现代通信、雷达、天文学等领域的重要组成部分。
为了更好地了解微波的特性和应用，本实验旨在通过基本的测量实验，探索微波的传输、反射和干涉等现象，并对实验结果进行分析和讨论。
一、实验装置和原理本实验使用的实验装置包括微波发生器、微波导波管、微波检波器、微波衰减器等。
微波发生器产生微波信号，经由微波导波管传输到被测物体，再通过微波检波器接收并测量微波信号的强度。
微波衰减器用于调节微波信号的强度，以便进行不同强度的测量。
二、实验过程和结果1. 传输实验将微波发生器与微波检波器分别连接到微波导波管的两端，调节发生器的频率和功率，记录检波器的读数。
随着发生器功率的增加，检波器读数也相应增加，说明微波信号能够稳定传输。
2. 反射实验将微波发生器与微波检波器连接到微波导波管的同一端，将导波管的另一端暴露在空气中，调节发生器的功率，记录检波器的读数。
随着功率的增加，检波器读数也增加，表明微波信号在导波管与空气之间发生了反射。
3. 干涉实验将两根微波导波管分别连接到微波发生器和微波检波器上，将两根导波管的另一端合并在一起，调节发生器的功率，记录检波器的读数。
随着功率的增加，检波器读数呈现周期性的变化，表明微波信号在导波管之间发生了干涉。
三、实验结果分析1. 传输实验结果表明，微波信号能够稳定传输，说明微波导波管具有良好的传输特性。
传输实验中，微波信号的强度与发生器功率呈正相关关系，这与微波信号的传输损耗有关。
2. 反射实验结果表明，微波信号在导波管与空气之间发生了反射。
反射实验中，微波信号的强度与发生器功率呈正相关关系，说明反射信号的强度与输入信号的强度相关。
3. 干涉实验结果表明，微波信号在导波管之间发生了干涉。
干涉实验中，微波信号的强度呈现周期性的变化，这与导波管的长度和微波信号的频率有关。
当导波管的长度等于微波信号的波长的整数倍时，干涉现象最为明显。
四、实验总结通过本次微波基本测量实验，我们对微波的传输、反射和干涉等现象有了更深入的了解。
微波光学实验实验报告
实验时间：2023年3月15日实验地点：微波光学实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 了解微波分光仪的结构、原理及操作方法。
2. 掌握微波干涉、衍射等光学现象的基本原理。
3. 通过实验验证反射规律、单缝衍射规律以及微波的布拉格衍射规律。
4. 利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数。
二、实验原理1. 反射实验：当电磁波遇到反射板时，会发生反射现象。
反射角等于入射角，反射波与入射波同频率、同相位。
2. 单缝衍射实验：当电磁波通过一个狭缝时，会发生衍射现象。
衍射条纹间距与狭缝宽度、入射波波长有关。
3. 布拉格衍射实验：当微波入射到晶格结构中时，会发生布拉格衍射现象。
衍射角与晶格间距、入射波波长有关。
三、实验仪器1. 微波分光仪2. 反射用金属板3. 玻璃板4. 单缝衍射板5. 模拟晶体6. 频率计7. 光电探测器四、实验步骤1. 将微波分光仪连接好，打开电源，预热10分钟。
2. 将反射用金属板放置在分光仪的入射端，调整角度，观察反射现象，记录反射角度。
3. 将单缝衍射板放置在分光仪的入射端，调整狭缝宽度，观察衍射现象，记录衍射条纹间距。
4. 将模拟晶体放置在分光仪的入射端，调整入射角度，观察布拉格衍射现象，记录衍射角。
5. 使用频率计测量入射波频率，并记录数据。
6. 使用光电探测器测量衍射光强，并记录数据。
五、实验数据及结果分析1. 反射实验：入射角为θ1，反射角为θ2，θ1=θ2。
2. 单缝衍射实验：狭缝宽度为a，入射波波长为λ，衍射条纹间距为Δx，Δx=λa/d，其中d为狭缝间距。
3. 布拉格衍射实验：晶格间距为d，入射波波长为λ，衍射角为θ，θ=2arcsin(λ/2d)。
4. 通过实验验证反射规律、单缝衍射规律以及微波的布拉格衍射规律。
六、实验总结本次实验成功完成了微波分光仪的使用、反射实验、单缝衍射实验以及布拉格衍射实验。
通过实验，我们了解了微波光学的基本原理，掌握了微波干涉、衍射等光学现象的基本规律，并验证了相关理论。
微波实验
微波实验【目的】光是一种电磁波，一般可见光的波长为0.4μm～0.7μm(1μm=610 m)，由于这么小的波长在实验上不易观察与操作，故本实验利用一波长约为3cm之微波来探索一些光的现象。
图一即为各种不同波长范围之电磁波谱。
【原理】1.驻波(standing waves):圖一電磁波譜当两电磁波在空间中相遇时，其波形会彼此重迭(superpose)，也就是此合成波的电场为这两电磁波个别的电场之和，这就是所谓的重迭原理(superposition principle)。
今考虑两个有相同的频率，但以相反方向行进的电磁波在空间中相遇的情形。
以数学式来表示的话，一个向负X 轴方向行进的波，可表示成)sin(),(1t kx y t x y m ω+= (1)式中，m y 表振幅，k 为角波数(angular wave number)，ω为角频率(f πω2=，f 为频率)。
图二(a)所示，即为此行进波分别在时间t=0 ， t=T/4 ， t=T/2 ，及 t=3T/4 ( T=1/f , T 为周期)各不同时间的波形。
而一个向正X 轴方向行进的波则表示成)sin(),(2t kx y t x y m ω-= (2)其图形则图标于图二(b)。
当此两波相遇，其合成波可依重迭原理得: ),(),(),(21t x y t x y t x y +=＝)]sin()[sin(t kx t kx y m ωω-++(3) 利用和差化积的公式圖二)2cos()2sin(2sin sin βαβαβα-+=+则(3)式可改写成kx t y t x y m sin ]cos 2[),(ω= (4)从上式可看出，此合成波不再是行进波，因为如果在某个瞬间来看此波，则(4)式中，方括号内的项t y m ωcos 2可视为此合成波的振幅，所以此合成波在空间中只是随着时间改变振幅大小的弦波，并不会行进，故称之为驻波。
驻波之形成则图示于图二(c)。
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【实验题目】微波传输特性和基本测量
【实验目的】
1.学会使用基本微波器件，了解微波振荡源的基本工作特性和微波的传出特性。
2.掌握频率，功率以及驻波比的测量。
【实验仪器】
固态源，隔离器，衰减器，频率计检流计微瓦功率计和驻波测量线等
【实验原理】
1.耿氏二极管振荡器
耿氏二极管振荡器的核心是耿氏二极管。
主要是基于n型砷化镓的导带双谷——高能谷和低能谷。
在n型砷化镓样品的两端加上直流电压，当电压较小时样
时，随电压增高电流反品电流随电压的增高而增大；当电压超过某一临界值V
th
而减小（这种随电场的增加电流下降的现象称为负阻效应。
）
2．微波传输线
常用的微波传输线有同轴传输线，波导传输线，微带传输线等。
由于辐射损耗，介质损耗，承受功率和击穿电压的影响，同轴线和微带线的使用受到一定限制，而波导传输线由于无辐射损耗和外界干扰，结构简单，击穿强度高等特点在微波段得到了广泛的应用。
矩形波导是一个横截面为矩形a*b的均匀，无耗波导管，实验室常用波导管，宽边a=22.86mm，窄边b=10.16mm。
3.微波谐振腔
谐振腔是一段封闭的金属导体空腔，具有储能，选频等特性。
常用的谐振腔有矩形和圆柱形两种。
矩形谐振腔由一段长度L为λg/2的整数倍的矩形波导管，两端用金属片封闭而成。
其输入和输出的能量通过金属片的小孔耦合。
4.微波传输特性
在微波波段中，为了避免导线辐射损耗和趋肤效应的影响，一般采用波导作为微波传输线微波在波导中传输具有横电波TE，横磁波TM和横电波与横磁波混合波三种。
矩形波导是较常用的传输线之一，它能传输各种波形的TE，TM波。
波。
微波实验中使用的标准矩形波导管，通常采用的传输波型是TE
10
波导中存在入射波和反射波，描述波导管中匹配和反射程度的物理量是驻波比或反射系数。
依据终端负载的不同，波导管具有三种工作状态。
（1）匹配负载——不存在反射波，波导中呈现行波状态
（2）短接片——终端全反射，波导中呈现纯驻波状态
（3）一般情况下——混波状态。
5．微波频率测量
微波频率是表征微波信号的一个重要物理量，频率的测量通常采用数字式频率计或吸收式频率计进行测量。
下面主要介绍较常用的吸收式频率计的工作原理。
当调节频率计，使其自身空腔的固有频率与微波信号频率相同时，则产生谐振，此时，通过连接在微波通路上的微安表或功率计可观察到信号幅度明显减小
的现象。
注意，应以减幅最大的位置作为判断频率测量值的依据
6.微波功率测量
微波功率是表征微波信号强弱的一个物理量。
通常采用替代或比较的方法进行测量。
也就是将微波功率借助能量转换器，转换成易于测量的低频或直流物理量，来实现微波功率的测量。
实验室中通常采用吸收式微瓦功率计。
在功率计探头表面，两种不同金属喷镀在薄膜基体上形成电热堆。
放在同轴线的电场中间，它既是终端负载，又是电热转换元件。
当输入微波功率时，电热单元吸收微波功率使电热堆节点温度升高。
这就与冷节点产生温差引起温差电动势。
热电堆输出的微弱直流信号在输入一直高灵敏的直流放大器作为功率直读指示。
7.波导波长和驻波比测量
关于驻波比，定义为波导中驻波极大值点与极小值点的电场值比。
即ρ=E max/E min
（1）驻波比测量
大驻波比（ρ>6）可利用二倍极小功率法，ρ=λg/πd
中驻波比（1.5≤ρ≤6）可用ρ= E
max /E
min
= I
max
/I
min
小驻波比（1.005≤ρ≤1.5）需要采用测量多个相邻伯父与节点的检波电流值，进而求平均值。
（2）波导波长的测量
波导波长的波形在峰值处位置不宜确定，因此采用测量峰值附近距离相等的两点求出平均值来求出峰的位置进而求出波导波长。
即λg/2=（x1’+x1”/2）+（x2’+x2”/2）
【实验内容及主要操作步骤】
1.测量固态源U-I，U-P，U-f之间的关系，找出出现负阻效应的临界电压值，确定微波产生的电压值，以及随电压变化的功率，频率以及电流值。
并做出曲线。
电流，功率可以直接通过仪器读出，频率是通过测量电压-波长之间的关系事利用波长-频率的经验值查得。
不论是哪一种关系，都要注意电压的临界值，只有大于此临界值时，才有微波产生，才能获得功率和频率。
临界电压出现的特点是当电压升高到一定值时，电流突然呈下降趋势。
此时电压值为临界电压。
2.利用测量波导波长峰值附近距离相等的两点求出波导波长，最好在大驻波的条件下测量。
因为此时的峰值变化明显，利于测量。
分别在大中小驻波的条件下测出驻波比。
调节探针位置，观察波的最大值与最小值的比符合大中小三种驻波的条件下再进行测量。
即大驻波比（ρ>6）可利用二倍极小功率法，ρ=λg/πd
中驻波比（1.5≤ρ≤6）可用ρ= E
max /E
min
= I0.5
max
/I
min
0.5
小驻波比（1.005≤ρ≤1.5）需要采用测量多个相邻波腹与节点的检波电流值，进而求平均值。
g
中驻波比ρ= E
max /E
min
= I
max
/I
min
=65/14=4.64
小驻波比ρ=（51+49+50）/（34+34+35）=1.46
【实验数据分析和结论】
固态源的负阻效应所对应的临界电压值基本为产生微波的电压。
之后到达一定之后趋于平稳。
随着电压从临界值升高，微波功率升高，在接近电流平稳值时，微波功率下降。
微波频率一直呈下降趋势。
波导波长的经验值是42.778mm试验中测得的波导波长为44.884mm相对误差为（（44.884-42.778）/42.778）*100%=4.923%符合相对误差范围。
误差分析：
1.在调节微波传输线时，由于要来回调节旋钮，从而因回转差导致测量精确度出现误差，此误差很难避免，需要慢慢调节，尽可能不往复调节。
2.在U-I曲线测量时，由于U的临界点决定了微波产生的必要条件，所以在临界值附近要密集测量，但拐点的出现很难测量，这也对U-I曲线的描绘产生了误差。
实验中的问题：
1为什么在测量大驻波时要估计其值大于6，而用ρ=λg/πd公式只需大于一即可？
【思考题】
附实验做得的曲线图。