微波实验报告

实验二 驻波系数的测量

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 min

E 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。

min

max

/U

U =ρ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。

n

n

U 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。

2．功率衰减法

功率衰减法适用于测量大、中电压驻波比（ρ>6）。当测量线的驻波比大于6时，驻波最大点和最小点的场强相差很大。如果在最小点，检波晶体的输出能使指示电表有足够大的偏转，那么，在最大点，检波晶体的检波特性将从平方律变成直线律。若减小微波的输入电平，则最小点的读数又太小，不易测准，且易受零点漂移的影响，故在这种情况下用直接法测量的误差较大。下面简要介绍功率衰减法的原理。

它可用精密可变衰减器测量驻波腹点和节点两个位置上的电平差。改变测量系统中精密可变衰减器的衰减量，使探针位于驻波腹点和节点时指示电表的读数相同，则驻波比可用下式计算：

10

20

m in

m ax A A -=ρ （2.4）

Amax 和Amin 分别表示精密衰减器衰减量的分贝值。 五、实验步骤： 1．微波测试系统调整

（1）检查测试系统，测量线终端接匹配负载，开启电源，预热各仪器。 （2）按操作规程使信号源工作在方波调制状态，并获得最佳输出。

（3）调整测量线，调谐探针电路，使测量线工作在最佳工作状态。调整输入电平，使晶体管工

作在平方律检波范围内。

2． 用直接法测量开口波导及单螺钉的电压驻波比

（1）测量线终端开口，移动探针至驻波腹点，调整指示器灵敏度，使指示电表读数达到满度。 （2）分别测定驻波腹点和节点的幅值Umax 和Umin ，并列表记录数据。

（3）测量线终端接单螺调配器和匹配负载，单螺钉穿伸度约 2.5mm 。重复步骤（1）、（2）,并

测量两次，记录数据。

六、数据处理

直接法测量驻波系数ρ

改变驻波测量线位置，测量最大电压最小电压各三次。 计算中：

max1max 2max3

max min1min 2min3min

,

3

,

3

U U U U U U U U ++=++=

,min

max

min max U U E E ==ρ。

（1）开路负载

表6-1 开路负载测量数据

（2）匹配负载

表6-2 匹配负载测量数据

（3）失配负载VSWR1.5

表6-3 失配负载测量数据（VSWR1.5）

（4）失配负载VSWR7

表6-4 失配负载测量数据（VSWR7）

组数 1 2 3 平均值 Umax （uV*1） 77.5 78.2 77.8 77.83 Umi/uV*0.1

29.2 30 29.6 29.6 ρ

5.15

5.11

5.13

5.13

七、结果分析

（1）开路负载(0),L Z =∞由L C

L C

Z Z Z Z -Γ=

+可得反射系数Γ(0)=1,则开路的驻波系数为

，然而通过测量计算出的开路驻波系数并不是无穷大。对于开路情况，

信号源发出的微波未被反射，所测到的就是原始波的驻波比。

（2）在匹配情况下，入射波与反射波干涉相消而使驻波比为 1，这时为行波，但实际情况，指针会出现微小的摆动，这可能是由于反射波没有全部被吸收。

（3）由于实验仪器的不精确，操作的不规范以及测量和计算误差，失配负载的驻波系数与标称的值也存在一定的误差。（具体误差由于暂时不清楚实验仪器标注没算） （4）调谐的过程就是减小探针反射对驻波图形影响和提高测量系统灵敏度的过程，是减小驻波测量误差的关键，必须认真调整。

实验三 阻抗的测量

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：

min

min

1tan tan L j l Z j l βρ-=

- (3.1)

图3.1 电压与相位的关系