实验一、微波测试系统的认识与调试.
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。
微波测量系统调试与频率测量
实验B1 微波测量系统调试与频率测量【实验目的】1．了解微波测量系统的基本组成，学会一般的调试方法。
2．了解反射速调管微波信号源原理及特性，掌握调整参数使微波源实现最佳工作状态的方法。
3．了解微波谐振腔的基本特性，掌握测量谐振腔的谐振频率和品质因数的基本方法。
4．学会用谐振腔波长表测量微波频率。
【实验原理】一．微波测量系统微波测量系统通常由等效电源、测量装置、指示仪器三部分组成。
微波等效电源部分即微波发送器，包括微波信号源、工作状态（频率、功率等）监视单元、隔离器等。
测量装置部分也称测量电路，包括测量线、调配元件、待测元件、辅助器件（如短路器、匹配负载等）以及电磁能量检测器（如晶体检波架、功率插头等）。
测量指示仪器是显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、选频放大器、功率计、示波器、数字频率计等。
二．反射速调管微波信号源微波信号源有许多类型，本实验中使用的是反射式速调管信号源1．反射速调管的工作原理反射式速调管有阴极、阳极（谐振腔）、反射极三个电极，结构原理如图2所示。
阴极发射电子；阳极利用耦合环和同轴线输出微波功率；反射极用以反射电子。
由阴极发出电子束，受直流电场加速后，进入谐振腔。
电子以不同的速度从谐振腔飞出来而进入反射极空间。
在谐振腔和反射极间的直流排斥电场，使电子未飞到反射极就停下来，反射回谐振腔。
2．反射式速调管的工作特性和工作状态在一定条件下，反射式速调管的功率和频率特性曲线如图3所示。
（1）反射式速调管只有在某些特定的反射极电压值才能振荡。
有振荡输出功率的区域叫做速调管的振荡模，用n 表示震荡模的序号。
（2）对于振荡模，当反射极电压V R 变化时，速调管的输出功率P 和振荡频率f 都随之变化。
（3）输出功率最大的振荡模叫最佳振荡模（图3中n ＝3的振荡模）。
（4）各个振荡模的中心频率f 0相同通常称为速调管的工作频率。
通常调整速调管的振荡频率有电子调谐和机械调谐两种方法。
实验一、微波测试系统的认识与调试
实验一、微波测试系统的认识与调试一、实验目的：１．了解微波测试系统的组成及各部分的作用。
２．正确认识与使用实验仪器。
３．了解微波振荡管――反射速调管振荡器特性。
４．了解微波信号源的工作方式及信号的检测方法。
５．掌握用交叉读数法测波导波长的过程。
二、实验原理：（１）微波测试系统的基本组成：等效信号源部分：测量电路部分：指示检测部分：功率监视单元频指示器率指示器选频放大器监检波视单检波元频率计可变衰减器~→信号源隔离器定向耦合器定向耦合器测量线晶体检波器等效源测量电路（２）反射速调管的振荡特性：三种工作方式：等幅（连续波）方式，方波调制方式，锯齿波调制方式。
三种方式的工作情况及适用环境，信号的检测手段，信器、仪表及号特征。
（３）交叉读数法测量波导波长：①检查系统连接的平稳，工作方式选择为方波调制，使信号源工作于最佳状态。
②用直读式频率计测量信号频率，并配合信号源上的频率调谐旋钮调整信号源的工作频率，使信号源的工作频率为９３７０ MHZ 。
③测量线终端换接短路板，使系统处于短路状态。
将测量线探针移至测量线的一端。
④按交叉读数法测量波导波长：I交叉读数法测量波导波长I0d11d12d21d22 dd01=(d11+d12)/2d02=(d21+d22)/2则得：λ g=2*|d02-d01|三、强调及注意事项：（１）频率计的使用：频率计是用来测量频率的仪器，而不是用来调整频率的微波元器件。
（２）注意反射速调管信号源及耿氏管信号源的区别，以及对反射速调管信号源中的锯齿波调制方式。
（３）波导波长的测量方法中要注意 I 值不要太大，尽量不要在测量线的两端进行测量，读数要细心。
四、数据处理及报告总结：（１）正确画出微波测试系统的基本框图；（２）简要正确地描述测试系统中各个元器件的性能及用途。
（３）计算用交叉读数法测得的波导波长：g212a其中，＝ C/f 0 ,a=22.86mm。
微波测量实验报告
《微波测量实验报告》指导老师：**专业：班级：学号：姓名：实验一微波测试系统的认识与调试一、实验目的1. 了解微波测试系统。
2. 三厘米波导系统的安装与调试。
二、实验原理1. 微波测试系统微波测试系统常用的有同轴和波导两种系统。
同轴系统频带宽，一般用在较低的微波频段（二厘米波段以下）；波导系统（常用矩形波导）损耗低、功率容量大，一般用在较高频段（厘米波段直至毫米波段）。
微波测试系统通常由三部分组成，如图 1 － 1 （ a ）所示。
图 1 － 1 微波测试系统（1）等效电源部分（即发送端）这部分包括微波信号源，隔离器，功率、频率监视单元。
信号源是微波测试系统的心脏。
测量技术要求具有足够功率电平和一定频率的微波信号，同时要求一定的功率和频率稳定度。
功率和频率监视单元是由定向耦合器取出一小部分微波能量，经过检测指示来观察源的稳定情况，以便及时调整。
为了减小负载对信号源的影响，电路中采用了隔离器。
（ 2 ）测量装置部分（即测量电路）包括测量线、调配元件、待测元件、辅助器件（如短路器、匹配负载等），以及电磁能量检测器（如晶体检波架、功率计探头等）。
（ 3 ）指示器部分（即测量接收器）指示器是显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、功率计、示波器、数字频率计等。
当对微波信号的功率和频率稳定度要求不太高时，测量系统可简化如图 1 － 1 （ b ）所示，微波信号源直接与测量装置连接，其工作频率可由波长计测得。
2. 微波信号源通常，微波信号源有电真空和固态的两种。
3. 测量指示器常用指示器有指示等幅波的直流微安表、光点检流计、微瓦功率计，有指示调制波的测量放大器、选频放大器。
此外，还可用示波器、数字电压表等作指示器。
实验室常用测量放大器和选频放大器作指示器，因为这类仪表灵敏度高，能对微弱信号进行宽带或选频放大，接在测量线、晶体检波器、热敏电阻架及其它测试设备的输出端可进行各类测量。
三、实验内容和步骤了解微波测试系统：1. 观看按图 1 － 1 （ a ）装置的微波测试系统。
微波技术基础实验指导书讲解
微波技术基础实验报告所在学院：专业班级：学生姓名：学生学号：指导教师：2016年5月13日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：必做开课单位：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。
微波技术：一微波测试系统的认识和调试2017
一、微波测试系统的认识和调试实验目的：1 了解微波测试系统的测量原理2 了解微波信号源的工作特性3 熟悉选频放大器的使用方法4 熟悉各种波导元件的功能和特征4 掌握测量线的使用方法5 掌握校准晶体检波器特性的方法6 学会频率测量和功率测量实验原理：一、微波测试系统微波测试系统通常由3部分组成:1等效信号源部分：包括微波信号源,功率,频率监视单元,隔离器.；2测量电路部分：包括测量线,调配元件,待测元件,辅助元件；3指示检测部分：指显示测量信号特性的仪表,如直流电流表,,测量放大器,功率计,示波器,数字频率计等。
如图所示：等效源 测量电路二、微波信号源通常微波信号源有电真空和固态的两种。
电真空的震荡器主要有反射速调管和磁控管等，而固态震荡器随着微波半导体技术的迅速发展，类型越来越多，如微波晶体管震荡器，体效应管震荡器，雪崩二极管震荡器等（1）反射速调管是一种微波电子管，利用速度调制方法（用高频电场控制电子运动）改变在交变电磁场中电子流的运动速度，从而将直流能量转化为微波能量。
它的震荡频率能在一定范围内改变，且容易调谐，并能做脉冲和频率调制。
反射式速调管分为内腔式和外腔式两类。
（2）磁控管震荡器主要是指多腔磁控管，由阳极、阴极和能量输出系统组成。
利用电场和磁场来控制电子运动来实现速度调制，从本质上可以说是一个置于磁场中的二极管。
它是现今产生强功率震荡的最常用的一种电子管。
(3) 固态震荡器，在振荡原理上，微波固态震荡器可分为两种基本类型：负阻型振荡器和反馈型振荡器。
微波晶体管振荡器大多属反馈型，而其他种类的微波固态震荡器多属负阻型。
其中体效应管就是负阻效应来产生微波振荡的，它是利用某些半导体材料的体效应——即转移电子机构来进行震荡的，因此，也称为转移电子二极管。
目前，制造体效应管的半导体材料多用n型砷化镓。
砷化镓的禁带宽度E g=1.43eV大于能谷间的距离ΔE，因此，当加大电场时，并不产生电子雪崩式的击穿（即电子被加速到足够大的能量时，能产生碰撞电离，使电子数目雪崩式倍增而击穿），而下能谷的电子很容易转移到上能谷去，随着外加电场的增大，从下能谷转移到上能谷去的电子数目也增加。
微波测量系统调试与频率1
中国石油大学 近代物理 实验报告班级：材料物理11-1姓名：同组者： 教师：实验B1 微波测量系统调试与频率测量【实验目的】1．了解微波测量系统的基本组成，学会调试测量系统的基本方法。
2．了解反射式速调管微波信号源的工作原理及工作特性，掌握正确调整微波源实现最佳工作状态的基本方法。
3．了解微波谐振腔的基本特性，掌握测量谐振腔的谐振频率和品质因数的基本方法。
4．学会用谐振腔波长表测量微波频率。
【实验原理】一、反射式速调管微波信号源1．反射式速调管的工作原理反射式速调管有阴极、阳极（谐振腔）、反射极三个电极，结构原理如图B1-2所示。
阴极发射电子；阳极利用耦合环和同轴线输出微波功率；反射极用以反射电子。
由阴极发出的电子束，受直流电场加速后，以一定速度进入谐振腔，并在其中激起感应电流脉冲，从而在谐振腔内建立衰减振荡，这些振荡在谐振腔的两个栅网之间产生交变电场。
由于受到谐振腔栅极的高频电场调剂，电子以不同的速度从谐振腔飞出来而进入反射极空间。
反射极的电压一般比谐振腔低很多；因此，在谐振腔和反射极之间，形成了一个很强的直流排斥电场，使电子未飞到反射极就被迫停下来，又反射回谐振腔。
因为不同时刻穿过谐振腔的各个电子有不同的速度，所以他们在飞向反射极和返回谐振腔的过程中，就发生了电子群聚。
2．反射式速调管的工作特性图B1-2 反射式速调管的结构原理图B1-3 反射式速调管的功率和频率特性曲线和工作状态在一定条件下，反射式速调管的功率和频率特性曲线如图B1-3所示。
（1）反射式速调管并不是在任意的反射极电压值下都能产生振荡，只有在某些特定的反射极电压值时才能产生振荡。
每一个有振荡输出功率的区域叫做速调管的振荡模，用n表示震荡模的序号。
（2）对于每一个振荡模，当反射极电压V R变化时，速调管的输出功率P和振荡频率f 都随之变化；在振荡模中心的反射极电压上，输出功率达到极大值，而且输出功率和振荡频率随反射极电压的变化也比较缓慢。
微波技术实验
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。
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实验一、微波测试系统的认识与调试
一、实验目的：
１．了解微波测试系统的组成及各部分的作用。
２．正确认识与使用实验仪器。
３．了解微波振荡管――反射速调管振荡器特性。
４．了解微波信号源的工作方式及信号的检测方法。
５．掌握用交叉读数法测波导波长的过程。
二、实验原理：
（１）微波测试系统的基本组成：
等效信号源部分：
测量电路部分：
指示检测部分：
等效源测量电路
（２）反射速调管的振荡特性：
三种工作方式：等幅（连续波）方式，方波调制方式，锯齿波调制方式。
三种方式的工作情况及适用环境，信号的检测手段，信器、仪表及号特征。
（３）交叉读数法测量波导波长：
①检查系统连接的平稳，工作方式选择为方波调制，使信号源工作于最佳状态。
②用直读式频率计测量信号频率，并配合信号源上的频率调谐旋钮调整信号源的工作
频率，使信号源的工作频率为９３７０MHZ。
③测量线终端换接短路板，使系统处于短路状态。
将测量线探针移至测量线的一端。
④按交叉读数法测量波导波长：
I
交叉读数法测量
波导波长
I 0
d 01=(d11+d12)/2
d 02=(d21+d22)/2
则得：λg=2*|d02-d01|
三、强调及注意事项：
（１） 频率计的使用：频率计是用来测量频率的仪器，而不是用来调整频率的微波元器
件。
（２） 注意反射速调管信号源及耿氏管信号源的区别，以及对反射速调管信号源中的锯
齿波调制方式。
（３） 波导波长的测量方法中要注意I 值不要太大，尽量不要在测量线的两端进行测量，
读数要细心。
四、数据处理及报告总结：
（１） 正确画出微波测试系统的基本框图；
（２） 简要正确地描述测试系统中各个元器件的性能及用途。
（３） 计算用交叉读数法测得的波导波长：
⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=a g 20120
λλλ 其中，
0λ＝C/f 0 ,a=22.86mm 。