微波实验7
微波的技术实验
微波技术实验微波技术是近代发展起来的一门尖端技术，以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到普遍关注，在科学研究中也是一种重要的观测手段，并广泛应用于国防军事、科学研究、医疗卫生等领域。
随着社会向信息化、数字化的迈进，作为无线传输信息的主要手段，微波技术将发挥更为重要的作用。
本实验旨在通过观测微波的产生和传播的特性，使同学们了解微波的基本知识，掌握常用微波元器件的原理和使用方法，学习若干种微波测量方法，并理解微波通信的基本原理，为从事与微波有关的工作打下基础。
一、微波的性质微波是无线电波中波长最短的电磁波，其波长在1mm～1m范围，频率范围处于光波和广播电视所采用的无线电波之间，为300MHz～300GHz。
微波又分为分米波、厘米波和毫米波。
微波具有电磁波的一切特性，但因其波长的特殊性，微波在产生、传输、接收和应用等方面跟其他波段很不相同，具有下述几个独特的性质，主要表现在：（1）波长短。
其波长比地球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上，具有直线传播的特性。
利用这个特点能在微波波段制成方向性极强的无线系统，也可以接收到地面和宇宙空间各种物体发射回来的微弱回波，从而确定物体的方位和距离，广泛用于通信、雷达、导航等领域。
（2）频率高。
微波的频率很高，电磁振荡周期（10-9~10-12s）很短，与电子在电真空器件中的渡越时间相似。
因此，低频的电子器件在微波阶段都不能使用，而必须采用原理上完全不同的微波电子管、微波固体器件和量子器件来代替。
在不太大的相对带宽下可用带宽很宽，所以信息容量大。
此外，作为能量，可用于微波加热、微波武器等。
（3）量子特性。
在微波波段，电磁波每个量子的能量范围大约是10-6～10-3eV，能被很多的原子分子吸收或发射，成为研究物质结构的重要手段，发展了微波波谱学和量子电子学等尖端学科，并研制了低噪音的量子放大器和极为准确的分子钟与原子钟。
（4）似光性，微波介于一般无线电波与光波之间，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的性质，以光速直线传播，有反射、衍射、干涉等现象。
南开大学_近代物理实验_实验7-1微波基础实验
实验原理
•
实验原理
•
b a
实验原理
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E x
实验原理
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实验原理
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E
x
实验原理
•
实验原理
•
样 品
c b
a
信号源
隔离器
实验内容
可变 衰减器
选频
调制波法 放大器 测量波导波长
波长表
测量线
短路板
连续波法 直流
微安表头
待测器件
测量微波驻波比 匹配负载
实验内容
信号源
隔离器
可变 衰减器
波长表
选频 放大器
测量线
调制波法
检测器
匹配器
波导开关
测量微波功率
微波 功率计信号源源自实验内容隔离器可变 衰减器
波长表
反射式 谐振腔
T型 环形器
扫频 信号源
示波器
晶体 检测器
隔离器
测量介电常数
谢谢！
南开大学_近代物理实验_实验7-1微 波基础实验
自我介绍
• 姓名：王子祺 • 学号：1210243 • 专业方向：物理学理论物理
实验背景
微波的频率在300MHz-300GHz之间，波长在1 米（不含1米）到0.1毫米之间。微波频率比 一般的无线电波频率高，通常也称为“超高 频无线电波”。微波量子的能量为1.99×l025～ 1.99×10-21焦耳。
微波电路-实验内容
微波通信概述微波无线通信是以空间电磁波为载体传送信息的一种通信方式，构建微波无线通信时不需要用线缆连接发信端和收信端。
因而在航空航天通信、海运和个人移动通信以及军事通信等方面，微波无线通信是其它通信方式所不可替代的。
微波通信是一种先进的通信方式，它利用微波（载频）来携带信息，通过电波空间同时传送若干相互无关的信息，并且还能再生中继。
由于微波具有频率高、频带宽、信息量大的特点，因此被广泛地应用于各种通信业务中。
如微波多路通信，微波接力通信，散射通信，移动通信和卫星通信等。
同时，用微波各波段的不同特点可实现特殊用途的通信，具体如下：A. S-Ku波段的微波适于进行以地面为基地的通信；B. 毫米波适用于空间与空间之间的通信；C. 毫米波段的60GHz频段的电波大气衰减大，适用于近距离的保密通信；D.90GHz频段的电波在大气中衰减很小，是一个无线电窗口频段，适用于地—空和远距离通信。
E.对于很长距离的通信L波段更适合。
微波通信的主要特点根据所传输基带信号的不同，微波通信又分为两种制式。
用于传输频分多路——调频（FDM-FM）基带信号的系统称作模拟微波通信系统。
用于传输数字基带信号的系统称作数字微波通信系统。
后者又进一步的分为PDH微波和SDH微波通信两种通信体制。
SDH微波通信系统是未来微波通信系统发展的主要方向，利用调制和复用技术，一条微波线路可以传送大量的信息。
这是微波通信的一个主要优点，例如，一个标准的4GHz微波载波，带宽约为10%~20%，可以传送几万条电话信道或几十万条电视信道。
微波通信系统的组成微波通信传输线路的组成形式可以是一条主干线,中间有若干分支,也可以是一个枢纽站向若干方向分支.但不论哪种组合形式,主要是有由微波终端站、中继站和分路站等组成的。
如图所示：终端站中继站再生中继站终端站微波微带电路系统实验设计平台一、适用范围本设计平台主要面向各大中专院校微波通信工程、电子工程、通信工程等专业开设的《微波技术》、《微波电路》、《天线原理》、等课程的实验教学及课程设计、毕业设计而研制的最新产品。
实验七混频器的仿真设计
混频器电路旳主要技术指标 • 变频损耗 • 噪声系数 • 端口隔离度 • 驻波比 • 动态范围 • 三阶交调系数 • 镜频克制度 • 交调失真
电流在工作点用泰勒级数展开：
i f (E0 UL cosLt US cosSt)
f (E0 UL cosLt) f '(E0 UL cosLt)US cosSt
Байду номын сангаас
1 2!
f
''(E0
UL
cos Lt )(U S
cos St )2
…
定义二极管旳时变电导g(t)为
g
t
= di dv
= v=E0 +ULcosLt
i2 gnVs cos(nL s )t
i1 gnVs cos(nL s )t n
输出： i i2 i1 2gnVs cos 2i 1L s t
n为偶数旳高次谐波电流被完全抵消，只剩余奇次谐波电 流(n=2i+1)，所以电路本身抵消了二分之一高次谐波电流 分量。
3、镜像回收混频器 (a)给出了分支线电桥旳信号和本振输入端都放置了平行耦合 镜像带阻滤波器，在该处它们镜像开路。因为该处距二极管 约为λSg／4, 因而在两个二极管输入接点处镜像信号被短路到 地。(b) 在接近连接二极管端口处有一耦合微带线作带阻滤波 器，该滤波器由两段1/4镜频波长旳短线构成，一段终端开路， 另一段与主传播线平行，形成平行耦合微带线。位置要调整 到刚好使镜频和本振二次混频后旳中频和一次混频旳中频同 相叠加，可回收镜频能量，提升混频器性能。
规范版微波测量实验报告
（规范版）微波测量实验报告微波测量实验报告引言：微的用途极为广泛，已经成为我们日常生活中不可缺少的一项技术。
微通常是指波长从1米（300MHZ）到1毫米（300GHZ）范围内的电磁波，其低频段与超短波波段相衔接，高频端与远红外相邻，由于它比一般无线电波的波长要短的多，故把这一波段的无线电波称为微，可划分为分米波、厘米波和毫米波。
微的基本特性明显，如波长极短、频率极高、具有穿透性、似光性等。
基本特性明显使得微被广泛应用于各类领域。
微技术不仅在国防、通讯、工农业生产的各个方面有着广泛的应用，而且在当代尖端科学研究中也是一种重要手段，如高能粒子加速器、受控热核反应、射电天文与气象观测、分子生物学研究、等离子体参量测量、遥感技术等方面。
近年来，微技术与各类学科交叉衍生出各类微边缘学科，如微超导、微化学、微生物学、微医学等，在各自领域都得到了长足的发展。
微技术是一门独特的现代科学技术，其重要地位不言而喻，因此掌握它的基本知识和实验方法变得尤为重要。
一、实验目的：1、了解微传输系统的组成部分2、了解微工作状态及传输特性3、掌握微的基本测量：频率、功率、驻波比和波导波长二、实验原理：1．微的传输特性.在微波段中，为了避免导线辐射损耗和趋肤效应等的影响，一般采用波导作为微传输线。
微在波导中传输具有横电波（TE波）、横磁波（TM 波）和横电波与横磁波的混合波三种形式。
微实验中使用的标准矩形波导管，通常采用的传输波型是TE10波。
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)当终端接"匹配负载"时，反射波不存在，波导中呈行波状态；(2)当终端接"短路片"、开路或接纯电抗性负载时，终端全反射，波导中呈纯驻波状态；(3)一般情况下，终端是部分反射，波导中传输的既不是行波，也不是纯驻波，而是呈混波状态。
近代物理实验教案07微波实验
7-1 体效应振荡器的工作特性和波导管的工作状态（教案）实验的目的要求：1．了解产生微波的体效应振荡器的结构、工作原理和工作特性；2．了解波导管的波导方式，掌握微波的功率、频率和波导系统的电压驻波比的测量方法。
另外，通过对波导波长的测定，可以确定波导管中传播的相速、群速和光速。
教学内容：1．测量体效应振荡器的工作电压与工作电流、输出功率和频率的特性曲线；2．改造振荡器的谐振腔的有效长度，观察微波振荡频率与输出功率的相互关系；3．了解测量系统中相关的微波元器件的使用方法，练习调节系统的匹配状态，测量相应的电压驻波比；4．测量波导波长和检波晶体的检波率。
实验过程中可能涉及的问题：（有的可用于检查予习的情况，有的可放在实验室说明牌上作提示，有的可在实验过程中予以引导，有的可安排为报告中要回答的问题，不同的学生可有不同的要求）1.体效应二极管中Gunn效应的含义及体效应振荡器的工作原理；2.从能带论的角度看，哪些类型的半导体可能出现Gunn效应；3.怎样理解具有双能谷结构的n-GaAs半导体的平均电子漂移速度与电场特性；4.波导管具有哪三种工作状态，通过怎样的操作可以实现这三种状态，怎样测量小驻波比、中驻波比和波导波长；5.微波是以什么样的方式入射波导系统的，或者换句话说，微波在波导管中传播的物理图象是怎样的，波导波长与波的哪一种速度相关；6.微波波长计或频率计测量频率的工作原理和操作方法，了解其中“谐振”与“失谐”的含义；7.在什么样的条件下，系统中的检波电流可以看作是微波的相对功率；8.怎样理解驻波测量线的终端“短路”，在测量振荡器的微波功率与工作电压的关系曲线时，为什么必须随时适当调节系统的“短路活塞”。
7-2 用传输式谐振腔观察铁磁共振（教案）实验的目的要求：1．了解反射式速调管产生微波的原理、工作特性和传输式谐振腔的谐振特性；2．了解用谐振腔观测铁磁共振的测量原理和实验调件。
通过观察样品的铁磁共振现象和测定样品相关的物理量，认识磁共振的一般特性、教学内容：1．观察速调管的振荡模，测量振荡模的中心频率和电子调谐范围；2．观察传输式谐振腔的谐振曲线，测量腔的有载品质因素Q L;3．把微波作为研究手段，通过铁磁共振的方法，研究微波铁氧体的物性。
北邮电磁场与微波测量实验实验七无线信号场强特性
电磁场与微波测量实验报告学院：电子工程学院班级：2011211204执笔人：学号：2011210986组员：一、实验目的1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法；2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律；3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法，理解建筑物穿透损耗的概念；4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系；5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。
二、实验原理1.电磁波的传播方式无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。
对于接受者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接受信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。
因此基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。
决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率，馈线及接头损耗，天线增益，天线架设高度，路径损耗，衰落，接收机高度，人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰等。
电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。
当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。
当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。
当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时，产生散射。
散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。
2.尺度路径损耗在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。
大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接受功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接受信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛的使用。
对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为：()[]()()=+010log/0PL d dB PL d n d d即平均接收功率为：()[][]()()()[]() =--=-Pr010log/0Pr010log/0d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d其中，定义n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度，d0为近地参考距离，d为发射机与接收机之间的距离。
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。
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实验七微带缝隙天线仿真设计
徐盛平11081339 11083414 周四上午
一实验目的：
1、了解微带缝隙天线的概念
2、掌握MWO EM structure仿真方法
3、掌握天线基本参数及优化设计方法
二．实验原理
微带缝隙天线
这种天线由三层组成：上层为金属层（构成槽线、微带线的地），中间为介质基板，下层为金属层来构成微带导带。
微带天线特点
具有以下优点：馈电网络和辐射单元相对分离，从而把馈线对天线辐射方向图的影响降到最小，对制造公差要求比贴片天线低，可用标准的光刻技术在敷铜电路板上进行生产，在组阵时其单元间隔离可比贴片天线更大。
特别是对于运动物体所用天线，微带缝隙天线可以说是理想的选择，因为它可以与物体的表面做得平齐，没有凸起部分，用于快速飞行器表面时不会带来附加的空气阻力，既隐蔽又不影响物体的运动。
三.实验要求
熟悉利用MWO软件进行EM仿真。
熟悉微带天线基本特性
了解WMO原理图引入 EM 结构方法,利用MWO分析天线工作特性（反射，方向图等四．实验步骤与结果
建立微带缝隙天线结构
分析可以得到方向图特性
3D试图观察微带缝隙天线基本结构
观察电流和电场分布
回波损耗与反射系数
对微带缝隙天线的仿真有了进一步的了解，以及在匹配中的使用。