微波技术及线路实验指导书
微波实验指导书2012
实验一微波常规测量系统的熟悉与调整一、实验目的1、了解常用微波常规测量系统的组成，认识常用微波元件，熟悉其特性、在系统中的作用及使用方法。
2、熟悉常用微波仪器的调整和使用方法。
二、实验原理1、实验系统简介图1-1 常规微波测量系统微波常规测量系统如图1-1所示。
系统中的仪器和主要元件作用如下：(1)、信号源：产生微波信号。
常用的简易信号发生器，包括速调管振荡器、速调管电源和调制器。
速调管振荡器产生并输出需要的连续或调制信号，速调管电源供给速调管振荡器所需各组稳压电源，调制器产生方波调制信号（重复频率一般为1000Hz ）,对速调管振荡器进行方波调制。
标准信号发生器主要有速调管和体效应管两类，在包含上述功能的基础上增加了输出幅度调节器（可变衰减器）以及频率计等。
(2)、频率与功率监视部分：由正向接入的定向耦合器从主通道中耦合出一部分能量，通过对该部分信号的监测，确定其信号源的频率并监视输出功率的稳定性，标准信号源往往附有监测系统。
(3)、隔离器：是一种铁氧体器件，用于消除负载反射对信号源的影响。
理想的隔离器只允许信号由源向负载单方向通过（即对入射波衰减为零）。
而全部吸收由负方载向源的反射功率（即对反射波衰减为无穷大）。
利用其单向传输特性，既保证了信号的正常传输，又防止反射波进入信号源影响其输出功率和振荡频率的稳定。
实用的隔离器正向衰减为零点几分贝，反向衰减为几十分贝。
在没有隔离器时，可用固定衰减器代替。
此时，对正向、反向信号有同样衰减。
(4)、衰减器：分固定衰减器和可变衰减器两种。
为电平元件，用来调节输出功率的大小。
调整可变衰减器的衰减量，可以控制到达负载的功率，使指示器有适度的指示。
固定衰减器也可以用定向耦合器代替。
(5)、测量线：用来测量负载在传输线上造成的驻波分布，确定驻波系数、驻波最小点位置和波导波长等，以便计算各种待测参数。
(6)、指示器：指示检波电流的大小，对连续波信号、常用微安表、光点检流计等指示器。
微波技术实验指导书(2009)
式中 a max 和 a min 分别为在驻波电场的极大值和极小值处检波器的输出读数，也就是标量网 络分析上电流表的指示值。 为了提高读数的精确性，一般也要进行多次测量取平均值：
i i1 n
n
三、实验设置
实验装置方框图
9
项次 1 2 3 4
设备名称 微波标量网络分析仪 波导测量线 波导不同负载 示波器
g ，乘 2 之后，就得出我们所需 2
g ，必须将测得的 g 代入下式，才能算出自由空间波长 来：
2 a g
2 2 g 4a
，式中宽边尺寸 a Байду номын сангаас.286cm
然后，再利用波长计测量波导中传输的微波频率 f 的数据值，代入以下公式，就可以算 出电磁波在波导内传输的速度（即为光速） ： vc 2、频率的测量 将探针放置在波腹点位置， 即测量线上读数最大的位置， 改变波长计中谐振腔的谐振频 率，当其与外接波导中的微波频率相等时发生共振，部分能量被波长计吸收，使传播到测量 线中的微波能量减少， 反映在波腹点位置的读数在波长计临近共振频率时在减小， 当减到最 小时，即发生共振，此时波长计上的读数即为微波频率 f0。 三、实验设备
U入 U反
但 无法从测量线上直接测量，为了测量上的方便，我们又引入了电压驻波比的概念，以 ρ 表示：
U max U min
即沿线驻波的电压振幅极大值（驻波波腹）和极小值（驻波波节）之比，它与电压反射系数 的关系为：
U max U min
U 入 ＋ U反 U 入 － U反
=
1＋ 1－
E
和
E反 E入
E
Emax Emin
微波实验-123
第一部分微波技术与天线实验实验一微波功率与频率的测量一、实验目的1．了解微波测量系统的组成、测试仪器的工作原理及测试方法。
2．学会用波长计谐振吸收法测频率，掌握吸收式波长计测取频率值的原理和方法。
3．学会用微瓦功率计测功率。
二、实验要求1．充分作好实验前的预习和准备工作，写出预习报告。
2．实验应严格按照仪器使用说明、测量方法和实验步骤进行操作。
三、预习报告要求1．画出实验仪器和器件连接框图。
2．简述实验目的、实验原理和方法。
3．写出实验步骤，画出数据表格。
四、实验注意事项1．开机前必须将信号源的衰减器置于较大衰减量，否则易烧坏器件。
（注意：面板标注“功率”，则向左旋，衰减增大；面板标注“衰减”，则向右旋，衰减增大。
）2．拆接器件时，将信号源工作方式置“外调制”，不要随意关电源。
3．连接器件时，注意波导口方向。
五、实验原理微波信号发生器是由高频部分、调制部分、功率指示器部分、频率显示及衰减显示部分组成。
高频部分是由体效应振荡器、截止式衰减器二个单元组成。
体效应振荡器采用砷化镓体效应二极管作为振荡管，在外加直流偏压的瞬时，所产生的尖峰脉冲电流能量，被不断用来激发谐振腔。
当高频电源送来高频电压加到体效应管上，在谐振腔产生相应射频电压，腔体的输出耦合孔直接耦合输出，经过环流器送到调制器与脉冲形成电路进行调制，从而完成对微波信号的脉冲调幅，工作状态选择电路控制输出状态。
当工作状态选择按键置“等幅”时，信号源输出微波信号，输出功率可直接用微瓦功率计测得，输出信号频率可用外接的波长计测得，也可校对信号源频率显示是否准确。
当工作状态选择按键置“方波”或“脉冲”时，则输出微波调幅信号。
仪器采用PIN调制器来实现微波信号的脉冲幅度调制，整个调制部分是由一套脉冲形成电路及一个PIN调制器构成，由脉冲形成电路产生一系列的脉冲信号，驱动PIN 调制器，从而完成对微波信号的脉冲调制。
图1－1 简单的微波测量系统框图六、实验系统简介一般常用的微波测量系统如图1－1所示。
最新微波技术实验指导书
微波技术实验指导书微波技术实验指导书实验一微波测量系统的了解与使用实验性质：验证性实验级别：选做开课单位：信息与通信工程学院学时：2学时一、实验目的：1．了解微波测量线系统的组成，认识各种微波器件。
2．学会测量设备的使用。
二、实验器材：1．3厘米固态信号源2．隔离器3．可变衰减器4．测量线5．选频放大器6．各种微波器件三、实验内容：1．了解微波测试系统2. 学习使用测量线四、基本原理：图1.1 微波测试系统组成1．信号源信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备，微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。
常用微波信号源可分为：简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。
本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。
2．选频放大器当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时，用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。
它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大，然后再整为直流，用直流电表指示。
它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。
表头一般具有等刻度及分贝刻度。
要求有良好的接地和屏蔽。
选频放大器也叫测量放大器。
3．测量线3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。
开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。
4．可变衰减器为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定的衰减，衰减量固定不变的称为固定衰减器，可在一定范围内调节的称为可变衰减器。
衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。
实验中采用的吸收式衰减器，是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。
一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节，其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出（直读式），或者从所附的校正曲线上查得。
五、实验步骤：1．了解微波测试系统1．1观看如图装置的的微波测试系统。
《微波技术与天线》实验指导书(DOC)
微波技术与天线实验指导书南京工业大学信息科学与工程学院通信工程系目录实验一微波测量系统的熟悉和调整 - 2 -实验二电压驻波比的测量 - 9 -实验三微波阻抗的测量与匹配 - 12 -实验四二端口微波网络阻抗参数的测量 - 17 -实验一微波测量系统的熟悉和调整一、实验目的1. 熟悉波导测量线的使用方法；2. 掌握校准晶体检波特性的方法；3. 观测矩形波导终端的三种状态（短路、接任意负载、匹配）时，TE10波的电场分量沿轴向方向上的分布。
二、实验原理1. 传输线的三种状态对于波导系统，电场基本解为(1) 当终端接短路负载时，导行波在终端全部被反射――纯驻波状态。
在x=a/2处其模值为：最大值和最小值为：(2) 终端接任意负载时，导行波在终端部分被反射――行驻波状态。
在x=a/2处由此可见，行驻波由一行波与一驻波合成而得。
其模值为：可得到最大值和最小值为：(3) 终端接匹配负载时，导行波仅有入射波而无反射波――行波状态。
其模值为由上述可知，在测量线的终端分别接上短路器、任意负载和匹配负载，移动探针位置，都可以观测到测量线中不同位置的电场强度（复振幅大小）对应的电流指示读数。
2. 由测量线的基本工作原理可知，指示器的读数1是探针所在处|E|对应的检波电流。
任一位置处|E|与I的对应关系应视检波晶体二极管的检波特性而定。
一般，这种关系可通过对二极管定标而确定。
所谓定标，就是找出电场的归一化值|E’|与I的对应关系。
我们知道，当测量线终端短路时：如果我们取任意一零点（波节点）作为坐标起始位置，且坐标用d表示，则：晶体二极管上的检波电压u正比于探针所在处|E’|。
所以上式可用u的归一化值u’来表示。
即：晶体二极管的检波电流I与检波电压u之间的关系为：式中c为比例常数，n为检波率。
式中c’为比例常数。
3. 当测量线的探针插入波导时，在波导中会引入不均匀性，从而影响系统的工作状态。
探针在开槽线中与电场耦合，其效果相当于在等效传输线上并联了一个探针支路。
微波技术实验指导书(1)
（2）测量同轴可变衰减器的插入损耗 a)按图 3所示连接好 。
输出
输入 A
输入 B
10dB衰减器
待测器件
10dB衰减器
图 3待测器件连接框图
b)在主菜单上按“ ”键光标移到《测： A、B》下， 按[→]或[←]键 使 A为《插损》， B下为空白 。
将测量线终端分别换接匹配负载（行波状态）和开口波导（行驻波 状态）， 同样用上述方法进行测量 。
测量传输线终端为开口波导时的 和 值， 用式（2）计算驻波比 。
5． 实验报告
根据实验数据， 画出传输线在三种工作状态时的电场幅度分布曲线 。 根据测量的 和 值计算开口波导的驻波比 。 由测试数据求得矩形波导的波导波长， 并与理论计算结果比较 。
不会对人体造成任何伤害 。但是， 在实验期间， 请注意以下事项: a.不要用眼睛往任何连接其他设备的开路传输线里面看; b.不要把身体的任何部位放在传输线的开口端; c.在拆/装微波元器件时， 请关掉微波信号源 。
在实验中一般为小信号检波， 可以取 n=2， 即平方律检波， 则上式
（1）可表示为
(2) 式中 和 分别为波腹点和波节点的检波电流值 。
4.实验步骤 实验所用原理框图如图 3所示 。
信号源
选频放大器
同轴-波导 隔离器 波长计 变换
衰减器
波导测量线
图 3实验框图
待测负载
首先将测量线终端接短路负载，这时在传输线上形成全驻波，然后将 探针移到测量线左端的一个波节点， 记下探针位置 D（mm）和检波 电流 I（ ）值， 以后每向右移动探针 2mm， 记录一个 D和 I值， 直到测出两个完整的驻波 。
长大微波综合实验指导书V1.0
长⼤微波综合实验指导书V1.0电⼦通信类实验系列教材微波技术与天线实验Microwave Technique and Antenna Experiment李怀宇关可编写长安⼤学信息⼯程学院电⼦信息与通信⼯程实验室前⾔随着现代电⼦与通信技术的迅速发展，微波技术已经⼴泛地应⽤于各个领域。
在卫星通信、雷达系统、全球定位系统（GPS）、射频识别标识、超宽带⽆线通信、移动通信等诸多领域，都有微波技术的重要应⽤，微波技术极⼤地改变了⼈类的⽣产和⽣活。
《微波技术与天线》课程涵盖了微波技术、天线⼯程及电波传播三个⽅⾯的知识，是通信⼯程和电⼦信息类专业重要的专业课程。
由于微波技术与电磁场密切相关，这门课程理论性强，概念抽象，从⽽使课程实验成为学好该门课程教学的重要环节。
通过实验可使学⽣加深课程的理解、掌握微波技术原理和应⽤，熟悉现代微波测量设备的使⽤⽅法，使学⽣对微波通信技术有系统的认识。
本实验指导书依据我校《微波技术与天线》课程教学⼤纲及实验教学⼤纲为基准，结合微波综合实验箱及现代微波测量设备的使⽤编写⽽成。
实验分为五个部分编写，共⼗⼀个实验。
每个实验项⽬包含实验⽬的、实验原理、实验设备、实验内容和实验报告要求五部分内容。
在本指导书编写过程中，实验室领导和⽼师对实验内容的设置提出了建设性意见，并给予了极⼤的⽀持。
在这⾥向他们表⽰衷⼼感谢。
由于编者⽔平有限，错误和不当之处在所难免，敬请读者批评指正。
长安⼤学信息⼯程学院电⼦信息与通信⼯程实验室2009年3⽉⽬录第⼀部分实验系统简介 (1)⼀、 JH3002‐3G微波综合实验系统。
(1)⼆、 AT5011频谱分析仪 (2)三、 AT5000‐F1频率扩展器 (4)第⼆部分频谱仪实验项⽬ (5)实验⼀：频谱分析仪的使⽤ (5)第三部分微波组件测试 (12)实验⼆锁相信号源的测试 (12)实验三微波环形器的测试 (15)实验四上变频器的测试 (18)实验五微波下变频器的测试 (21)实验六：定向耦合器的测试 (24)第四部分微波实验系统的综合测试 (28)实验七微波发射系统的测试 (28)实验⼋微波接收系统的测试 (33)第五部分传输线及匹配理论实验 (38)实验九终端开路同轴线反射系数及驻波⽐测量 (38)实验⼗终端短路同轴线反射系数测量 (42)实验⼗⼀终端匹配时同轴电缆反射系数测量 (45)第⼀部分实验系统简介《微波技术与天线》实验系统主要包括以下部分：⼀、 JH3002-3G微波综合实验系统。
(整理)微波技术实验指导书
微波技术实验指导书实验一微波测量系统的了解与使用实验性质：验证性实验级别：选做开课单位：信息与通信工程学院学时：2学时一、实验目的：1．了解微波测量线系统的组成，认识各种微波器件。
2．学会测量设备的使用。
二、实验器材：1．3厘米固态信号源2．隔离器3．可变衰减器4．测量线5．选频放大器6．各种微波器件三、实验内容：1．了解微波测试系统2. 学习使用测量线四、基本原理：图1.1 微波测试系统组成1．信号源信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备，微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。
常用微波信号源可分为：简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。
本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。
2．选频放大器当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时，用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。
它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大，然后再整为直流，用直流电表指示。
它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。
表头一般具有等刻度及分贝刻度。
要求有良好的接地和屏蔽。
选频放大器也叫测量放大器。
3．测量线3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。
开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。
4．可变衰减器为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定的衰减，衰减量固定不变的称为固定衰减器，可在一定范围内调节的称为可变衰减器。
衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。
实验中采用的吸收式衰减器，是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。
一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节，其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出（直读式），或者从所附的校正曲线上查得。
五、实验步骤：1．了解微波测试系统1．1观看如图装置的的微波测试系统。
微波技术天线课程实验指导书
实验一 微波发送系统电路组成及介绍一、实验目的1、了解射频前端发射器的基本结构与主要设计参数。
2、利用实验模组的实际测量了解射频前端发射器的特性。
二、原理分析微波电视传输系统是一套短距离、点对点的微波电视发送和接收系统，它将现场摄得的电视视频、音频信号以微波方式传送，再向电视中心站或有线电视站发送。
三、实验框图四、实验设备五、主要技术指标1. 一路电视图像信号和一路拌音信号。
系统可多路组合使用；2. 传输距离优于4km;（开阔无阻挡）图1-1微波电视传输系统方框图3. 工作频率S波段（2.1-2.7GHz），频率点可由用户选定；4. 发射机输出功率≥100mW;10 ;5. 频率稳定度：5×67. 视频输入/输出电平：1V(75Ω);8．视频调制方式：FM9. 音频输入/输出电平：2.2V(p-p) (600Ω不平衡)；10．音频调制方式：FM-FM11．频带宽度：27MHz12. 微分增益：≤±3%;13. 微分相位：≤±2°;14. 工作电源：发射机：+12V一体化电池可充电电池连续工作10小时以上；六、实验步骤和方法⑴如图所示，接好视频信号发生器和微波调制器的发射支路，如有可能测量微波发射频谱特性。
⑵将接收支路连接好，在图像监视器上应能看到较大的调频雪花噪声颗粒。
⑶对接受机进行调谐，选择频道，首先调出图像信号，然后对伴音信号进行调谐，是伴音信号清晰悦耳。
⑷如图所示，按微波数字信号传输系统方框图进行连接，发射端接上数字信号发生器，接受端接上示波器观察接收数字信号波形。
七、实验预习要求1、预习放大器、滤波器、混频器和功率放大器的原理的理论知识。
2、预习放大器、滤波器、混频器和功率放大器的设计原理。
八、实验报告要求1、画出实验系统的连接方框图并叙述实验原理。
2、调谐不同的频段，观察输出端实验现象。
3、写出实验的心得体会。
实验二 微波接收系统电路组成及介绍一、实验目的1、了解射频前端发射器的基本结构与主要设计参数。
微波技术基础实验指导书
.微波技术基础实验指导书郭伟陈柯编华中科技大学电信系前言与更早时期定位在波导与场论相比，现代微波工程中占支配地位的内容是分布电路分析。
当今大多数微波工程师从事平面结构元件和集成电路设计，无需直接求助于电磁场分析。
当今微波工程师所使用的基本工具是微波CAD（计算机辅助设计）软件和网络分析仪，而微波技术的教学必须对此给出回应，把重点转移到网络分析、平面电路和元器件以及有源电路设计方面。
微波技术仍总离不开电磁学（许多较为复杂的CAD软件包要使用严格的电磁场理论求解），而学生仍将从揭示事物的本质中受益（诸如波导模式和通过小孔耦合），但是把重点改变到微波电路分析和设计上这一点是不容置疑的。
微波与射频（RF）技术已蔓延到了各个方面。
在商业等领域，更是如此，其现代应用包括蜂窝电话、个人通信系统、无线局域数据网、车载毫米波防撞雷达、用于广播和电视的直播卫星、全球定位系统（GPS）、射频识别标识（identification tagging）、超宽频带无线通信和雷达系统以及微波环境遥感系统。
防卫系统继续大量地依靠微波技术用于无源和有源测向、通信以及武器操控系统。
这样的业务发展态势意味着，在可预见的将来，在射频和微波工程方面不存在缺少挑战性的课题；同时对于工程师们，显然需要领悟微波技术的基本原理，同样需要把这些知识应用于实际感兴趣问题的创造能力。
本微波技术基础教学实验的设置，就是为了使学生通过实验更多地获得有关微波器件的基本构成、工作原理、模拟分析、测试仪器和测量技能方面的理性和感性认识，真正掌握时域和频域、传输线、微波电路等基本的概念，并学会使用重要的微波测试仪器。
实验一矢量网络分析仪的使用及传输线的测量一实验目的1．学习矢量网络分析仪的基本工作原理；2．初步掌握AV3620矢量网络分析仪的操作使用方法；3．掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数；4．通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性。
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微波技术及线路实验指导书实验一微波测量系统的了解与使用实验性质：验证性实验级别：选做开课单位：信息与通信工程学院学时：2学时一、实验目的：1．了解微波测量线系统的组成，认识各种微波器件。
2．学会测量设备的使用。
二、实验器材：1．3厘米固态信号源2．隔离器3．可变衰减器4．测量线5．选频放大器6．各种微波器件三、实验内容：1．了解微波测试系统2．学习使用测量线四、基本原理：图1。
1 微波测试系统组成1．信号源信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备，微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。
常用微波信号源可分为：简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。
本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。
2．选频放大器当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时，用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。
它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大，然后再整为直流，用直流电表指示。
它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。
表头一般具有等刻度及分贝刻度。
要求有良好的接地和屏蔽。
选频放大器也叫测量放大器。
3．测量线3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。
开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。
4．可变衰减器为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定的衰减，衰减量固定不变的称为固定衰减器，可在一定范围内调节的称为可变衰减器。
衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。
实验中采用的吸收式衰减器，是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。
一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节，其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出（直读式），或者从所附的校正曲线上查得。
五、实验步骤：1．了解微波测试系统1．1观看如图装置的的微波测试系统。
1．2观看常用微波元件的形状、结构，并了解其作用、主要性能及使用方法。
常用元件如：铁氧体隔离器、衰减器、直读式频率计、定向耦合器、晶体检波架、全匹配负载、波导同轴转换器等。
2．了解测量线结构，掌握各部分功能及使用方法。
2．1按图检查本实验仪器及装置。
2．2将微波衰减器置于衰减量较大的位置（约20至30dB），指示器灵敏度置于较低位置，以防止指示电表偶然过载而损坏。
2．3调节信号源频率，观察指示器的变化。
2．4调节衰减器，观察指示器的变化。
2．5调节滑动架，观察指示器的变化。
六、预习与思考：总体复习微波系统的知识，熟悉各种微波元器件的构造及原理特点。
实验二 驻波系数的测量实验性质：综合性 实验级别：必做 开课单位：信息与通信工程学院 学时：2学时 一、实验目的：1．理解测量大、中电压驻波比的原理和常用方法。
2．掌握用直接法测量小驻波比的方法。
二、实验器材：1．3厘米固态信号源 2．隔离器 3．可变衰减器 4．测量线 5．选频放大器 6．各种微波器件 三、实验内容：测量无耗小驻波比微波元件的电压驻波比。
四、基本原理：图2.1 直接法测电压驻波比方框图微波元件的电压驻波比是传输线中电场最大值与最小值之比，表示为max minE E ρ= （2.1）1． 直接法该方法适用于测量中小电压驻波比。
当驻波系数不大于6时，可直接沿测量线测量驻波最大点minmax/UU =ρ和最小点的场强得到，故称为直接法。
直接法测电压驻波比方框图如图2.1所示。
被测器件接在测量线的终端，这时测量线中电场的纵向分布如图2.2所示。
图2.2 测量线电场分布图当测量线的探针沿纵向移动时，波腹点和节点指示电表读数分别为Umax 和Umin 。
晶体二极管为平方律检波时，则有：（2．2） 当驻波比1.05<ρ<1.5时，Umax 和Umin 相差不大，且波腹和波节平坦，难以准确测定。
为了提高测量精度，可移动探针测出几个波腹和波节的数据，然后取平均值。
nnU U U U U U min 2min 1min max 2max 1max ++++++=ρ （2.3）当驻波比1.5 <ρ<6时可直接读出场强最大值和最小值。
表2。
1 波腹波节处的电压值12345Umax Umin六、预习与思考：1．复习均匀传输线理论，了解传输线上电压电流的分布情况 2．熟悉各实验步骤，以加快测量速度。
3．驻波的节点与腹点如何选取？实验三 阻抗的测量实验性质：综合性 实验级别：必做 开课单位：信息与通信工程学院 学时：2学时 一、实验目的：1．掌握用测量线测量阻抗的原理和方法。
2．进一步掌握阻抗圆图的用法。
二、实验器材：1．3厘米固态信号源 2．隔离器 3．可变衰减器 4．测量线 5．选频放大器 6．各种微波器件 三、实验内容：1．调整微波测试系统 2．测量阻抗 四、基本原理：微波元器件或天线系统的输入阻抗是微波工程中的重要参数，因而阻抗测量也是重要内容之一，本实验学习用测量线测量单端口微波元件输入阻抗的方法。
根据传输理论，传输系统中驻波分布与终端负载阻抗直接有关，表征驻波特性的两个参量，驻波比ρ及相位min l β与负载阻抗的关系：minmin1tan tan Lj l Z j l βρ-=- (3.1)图3.1电压与相位的关系图3.2 等效截面法上式左端为归一化负载阻抗，即单端口微波元件的输入阻抗，ρ为驻波比。
min l 是终端负载至相邻驻波节点的距离，参照图3.1。
因而只需在测量线的输出端接上待测元件，分别测定驻波比ρ，波导波长g λ及距离min l ，即可用上式或阻抗(或导纳)圆图计算待测元件的输入阻抗(或输入导纳)。
实际测量中常用“等效截面法”。
首先让测量线终端短路，沿线驻波分布如图3.2(a)所示，因而移动测量线探针可测得某一驻波节点位置T d ，它与终端距离为半波长的整数倍n λg/2(n=1,2,3…)，此位置即为待测元件输入端面在测量线上的等效位置T 。
当测量线终端换接待测负载时，系统的驻波分布如图3.2(b)所示，由测量线测得T d 左边(向波源方向)的相邻驻波节点位置min d 即为终端相邻驻波节点的等效位置。
所以T d d l l -=min min (3.2)由公式minmintan tan 1l j l j Z L βρβρ--=(3.3)可以计算待测元件的输入阻抗Z L ，下图为导纳圆，A 点的读数即为待测元件的归一化导纳，B 点的读数即为归一化阻抗,如图3.3所示。
图3。
3 归一化阻抗圆图图5.3 归一化阻抗圆图图3。
4 实验装置图五、实验步骤：1．调整微波测量系统（1）测量线输出端接匹配负载，调整测量系统。
并确定位于测量线中间的一个波节 （2）测量线终端换接短路板，用交叉读数法测量波导波长gd，记录测量数据。
点位置T2．测量电感(或电容)膜片及晶体检波器输入阻抗（1）取下短路板，测量线输出端接“电感（或电容）膜片+负载匹配”测出T d ，左边相邻驻波节点的位置min d ，计算T d d l l -=min min ，记录测量数据。
（2）用微波衰减器调整功率电平，使测量线探头晶体处于平方律检波范围。
用直接法测量驻波比ρ，记录数据。
（3）根据ρ，min l ，g λ，应用导纳圆图计算“电感(或电容)膜片+负载匹配”的归一化导纳。
表3.1 数据记录表六、预习与思考：1、复习均匀传输线理论，了解传输线上电压电流的分布情况。
2、了解传输线不同终端负载的接入情况。
3、如果终端负载是感性的，则滑动螺钉与负载的距离必须满足什么条件？为什么？ρmin dT dmin lg λ实验四 波长和频率的测量实验性质：综合性 实验级别：必做 开课单位：信息与通信工程学院 学时：2学时 一、实验目的：1．了解几种常用的测量频率和波长的仪器。
2．掌握测量频率和波长的基本原理和方法。
二、实验器材：1．3厘米固态信号源 2．隔离器 3．可变衰减器 4．测量线 5．选频放大器 6．各种微波器件 三、实验内容：1．测量微波信号的频率 2．测量微波信号的波长 四、基本原理：图4.1 实验装置图频率是微波测量的基本参量之一。
从原理上说，波长的测量与频率的测量是有区别的，前者归结为长度的测量，后者归结为时间的测量。
根据谐振腔的谐振选频原理可知，单模谐振腔的谐振频微波信号选频放大频率计可变衰减测量线 可变电抗隔离器率决定于腔体尺寸，得用调谐机构的位置对谐振腔进行调谐，使之与待测微波信号发生谐振，就可以根据谐振时调谐机构的位置，判断腔内谐振的电磁波的频率。
这就是谐振式频率计的基本原理。
本实验将频率计采用吸收式接法。
当产生谐振时，谐振腔最大程度的获取功率，使得输出几乎为0，这样从指示器上可以观察其谐振或失谐的情况，从而读出频率计上指示的读数。
根据传输线原理，邻近两个腹点或两个节点之间的距离为半波长，这样可根据选频放大器上显示的相邻腹点，从测量线上直接读出波长。
五、实验步骤：1．微波频率的测量（1）按图4.1所示的框图连接实验系统。
（2）将检波器及检波指示器接到被测件位置上。
（3）用频率计测出微波信号源的频率。
旋转频率计的测微头，当频率计与被测频率谐振时，将出现吸收峰。
反映在检波指示器上的指示是一跌落点(参见图4.2），此时，读出频率计测微头的读数，再从频率计频率与刻度曲线上查出对应的频率。
检波指示器指示I谐振点 频率计测微头刻度图4.2频率计的谐振点曲线2． 波导波长的测量：（1）接开路阻抗，其可变电抗的反射系数接近1，在测量线中入射波与反射波的叠加为接近纯驻波的图形，如图4.3所示，只要测得驻波相邻节点的位置L 1、L 2，由L L g 1221-=λ，即可求得波导波长λg 。
表4.1 相邻节点位置数据表L1L2λg（2）接短路阻抗。
测量驻波相邻腹点的位置L 1、L 2，由L L g 1221-=λ，即可求得波导波长λg 。
表4.2 相邻腹点位置数据表L1 L2 λg六、预习与思考：1．复习均匀传输线理论，了解传输线上电压电流的分布情况。
2．用传输线理论分析测量波长与频率的原理。