微波实验
微波分光实验
微波实验教学方式：讲述和演示（30分钟）学生实验（120分钟）一、实验背景微波技术是近代科学的重大成就之一，几十年来，微波已发展成一门比较成熟的学科。
在雷达、通讯、导航、电子对抗等许多领域得到了广泛的应用。
雷达更是微波技术的典型应用。
可以说没有现代微波技术的发展，具体的说是没有微波有源器件的发展，就不可能有现代雷达。
现代的手机通讯更是与微波休戚相关。
微波是频率大约在300MHz～3000GHz或波长在1m～0.1mm范围内的电磁波，此波段称之为微波波段。
常把微波波段简单的划分为：分米波段（频率从300～3000MHz）、厘米波段（频率从3～30GHz）、毫米波段（频率从30～300GHz）、亚毫米米波段（频率从300～3000GHz）。
微波是一个非常特殊的电磁波段，尽管它介于无线电波和红外辐射之间，但却不能仅依靠将低频无线电波和高频红外辐射加以推广的办法导出微波的产生、传输和应用的原理。
微波波段之所以要从射频频谱中分离出来单独进行研究，是由于微波波段有着不同于其他波段的重要特点。
（波长短、频率高、量子特性、能穿透电离层……）二、实验目的1．用迈干法测定微波波长，加深对微波具有类似光线直线传播性质的理解；2．用模拟晶格观察微波的布拉格衍射，学习Ｘ射线分析晶体结构的基本知识。
三、实验仪器微波源（厘米波信号发生器）、微波分光计、立方晶体模型；四、实验原理1．迈干法测定微波波长：微波的迈克尔逊干涉和光学迈克尔逊干涉仪的基本原理相同，只是用微波代替光波而已（图1）。
微波源发射喇叭发出的微波，经过与发射喇叭发射方向成45度的分光玻璃板，把一束微波等幅地分成两束，一束经分光板发射后向固定金属板A 方向传播，另一束微波通过分光板，向可移动的金属反射板B 方向传播，这样把一列单色的电磁波经过分光板后，分解成频率相同，振动方向一致，而传播方向互相垂直的两列微波。
当第一束微波传到全反射板A 时，沿相反方向被全部反射回来，透过分光板到达接受喇叭，第二束微波经B 板反射后到达分光板，再经反射也到达了接受喇叭。
北邮微波技术实验报告
一、实验目的1. 理解微波技术的基本原理，掌握微波的基本特性。
2. 学习微波元件和器件的基本功能及使用方法。
3. 通过实验操作，验证微波技术在实际应用中的效果。
二、实验原理微波技术是利用频率在300MHz至300GHz之间的电磁波进行信息传输、处理和接收的技术。
本实验主要涉及微波的基本特性、微波元件和器件的应用以及微波电路的搭建。
三、实验仪器与设备1. 微波暗室2. 微波信号源3. 微波功率计4. 微波定向耦合器5. 微波移相器6. 微波衰减器7. 微波测量线8. 信号分析仪9. 示波器四、实验内容1. 微波基本特性实验（1）测量微波传播速度：通过测量微波信号在实验装置中的传播时间，计算微波在空气中的传播速度。
（2）测量微波衰减：利用微波信号源和功率计，测量微波在传输过程中不同位置的衰减值。
（3）测量微波反射系数：通过测量微波信号在实验装置中的反射强度，计算微波的反射系数。
2. 微波元件和器件应用实验（1）微波移相器：通过调整移相器的相位，观察微波信号在输出端的变化。
（2）微波衰减器：通过调整衰减器的衰减量，观察微波信号在输出端的变化。
（3）微波定向耦合器：通过观察微波信号在定向耦合器两端的输出，验证其功能。
3. 微波电路搭建实验（1）搭建微波滤波器：利用微波元件和器件，搭建一个微波滤波器，并测试其性能。
（2）搭建微波天线：利用微波元件和器件，搭建一个微波天线，并测试其增益。
五、实验步骤1. 微波基本特性实验（1）连接实验装置，确保连接正确。
（2）开启微波信号源，设置合适的频率和功率。
（3）测量微波传播速度、衰减和反射系数。
2. 微波元件和器件应用实验（1）连接微波移相器、衰减器和定向耦合器。
（2）调整移相器、衰减器和定向耦合器的参数，观察微波信号在输出端的变化。
3. 微波电路搭建实验（1）根据设计要求，搭建微波滤波器和天线。
（2）测试微波滤波器和天线的性能。
六、实验结果与分析1. 微波基本特性实验（1）微波传播速度：根据实验数据，计算微波在空气中的传播速度，并与理论值进行比较。
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。
射频微波实验报告
一、实验目的1. 理解射频微波的基本原理和关键技术。
2. 掌握射频微波元件的特性参数测量方法。
3. 熟悉射频微波系统的搭建和调试技术。
4. 提高对射频微波电路设计和分析能力。
二、实验原理射频微波技术是现代通信、雷达、遥感等领域的重要技术。
本实验主要涉及以下原理：1. 射频微波传输线：了解射频微波传输线的种类、特性及其在射频微波系统中的应用。
2. 射频微波元件：掌握射频微波元件（如衰减器、隔离器、滤波器等）的工作原理和特性参数。
3. 射频微波系统：了解射频微波系统的组成、工作原理和调试方法。
三、实验内容1. 射频微波传输线测量：使用矢量网络分析仪测量微带传输线的特性参数（S参数）。
2. 射频微波元件测量：测量衰减器、隔离器和滤波器的特性参数（如插入损耗、隔离度、带宽等）。
3. 射频微波系统搭建：搭建一个简单的射频微波系统，并进行调试。
四、实验步骤1. 实验一：射频微波传输线测量（1）准备实验设备：矢量网络分析仪、微带传输线、测试夹具等。
（2）设置测试参数：起始频率、终止频率、步进频率等。
（3）连接设备：将矢量网络分析仪、微带传输线和测试夹具连接好。
（4）进行测试：启动矢量网络分析仪，进行S参数测量。
（5）分析结果：根据测量结果，分析微带传输线的特性参数。
2. 实验二：射频微波元件测量（1）准备实验设备：矢量网络分析仪、衰减器、隔离器、滤波器等。
（2）设置测试参数：起始频率、终止频率、步进频率等。
（3）连接设备：将矢量网络分析仪、射频微波元件连接好。
（4）进行测试：启动矢量网络分析仪，进行特性参数测量。
（5）分析结果：根据测量结果，分析射频微波元件的特性。
3. 实验三：射频微波系统搭建（1）设计系统方案：根据实验要求，设计射频微波系统方案。
（2）搭建系统：按照设计方案，搭建射频微波系统。
（3）调试系统：对系统进行调试，确保系统正常工作。
（4）测试系统：对系统进行测试，验证系统性能。
五、实验结果与分析1. 射频微波传输线测量结果：测量得到微带传输线的S参数，分析其特性参数。
微波的反射实验报告
微波的反射实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是研究微波在不同介质表面的反射现象，了解微波反射的规律，测量微波反射系数，并通过实验数据的分析和处理，加深对电磁波传播和反射特性的理解。
二、实验原理微波是一种电磁波，其传播遵循麦克斯韦方程组。
当微波遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射现象。
反射系数是描述反射波与入射波之间关系的重要参数。
根据电磁场理论，对于垂直入射的平面波，反射系数可以表示为：＼R ＝＼frac{＼eta_2 ＼eta_1}｛＼eta_2 ＋＼eta_1}＼其中，＼（＼eta_1\）和\（＼eta_2\）分别是两种介质的波阻抗。
在本次实验中，我们通过测量入射波和反射波的幅度，计算反射系数。
三、实验仪器1、微波信号源2、发射喇叭天线3、接收喇叭天线4、反射板5、检波器6、示波器四、实验步骤1、按照实验装置图连接好仪器，确保各仪器之间的连接稳固可靠。
2、打开微波信号源，调整其输出功率和频率，使其工作在稳定状态。
3、将发射喇叭天线和接收喇叭天线对准，测量此时的入射波幅度，记为\（E_i\）。
4、在发射喇叭天线和接收喇叭天线之间插入反射板，调整反射板的位置和角度，使反射波能够被接收喇叭天线有效接收。
5、测量反射波的幅度，记为\（E_r\）。
6、改变反射板的材质（如金属、塑料等），重复步骤 3 至 5，记录不同材质反射板下的入射波和反射波幅度。
7、改变微波的频率，重复步骤 3 至 6，观察反射系数随频率的变化情况。
五、实验数据及处理1、不同材质反射板的实验数据｜反射板材质|入射波幅度\（E_i\）（mV）｜反射波幅度\（E_r\）（mV）｜反射系数\（R\）计算值|｜｜｜｜｜｜金属|＿____|＿____|＿____|｜塑料|＿____|＿____|＿____|2、不同频率下的实验数据｜频率（GHz）｜入射波幅度\（E_i\）（mV）｜反射波幅度\（E_r\）（mV）｜反射系数\（R\）计算值|｜｜｜｜｜｜24|＿____|＿____|＿____|｜25|＿____|＿____|＿____|根据实验数据，计算反射系数\（R ＝＼frac{E_r}｛E_i}＼），并绘制反射系数随反射板材质和频率变化的曲线。
微波技术实验报告
一、实验目的1. 了解微波技术的原理和基本概念；2. 掌握微波元件的基本特性及测量方法；3. 学习微波网络分析仪的使用方法；4. 培养实际操作能力和团队协作精神。
二、实验原理微波技术是研究频率在300MHz至300GHz范围内电磁波的产生、传播、辐射、调制和接收等问题的学科。
本实验主要涉及微波元件、微波网络分析仪等设备的使用，以及微波参数的测量。
1. 微波元件：微波元件是微波技术中的基本组成部分，主要包括传输线、谐振器、滤波器、衰减器、隔离器、定向耦合器等。
这些元件在微波系统中起到传输、选择、匹配、隔离等作用。
2. 微波网络分析仪：微波网络分析仪是一种用于测量微波网络性能的仪器，可以测量网络的S参数、衰减、相位等参数。
三、实验内容1. 微波元件特性测量（1）实验目的：掌握微波元件的特性测量方法，了解其基本参数。
（2）实验原理：利用微波网络分析仪测量微波元件的S参数，通过S参数计算出微波元件的反射系数、传输系数、驻波比等参数。
（3）实验步骤：a. 将待测微波元件接入微波网络分析仪；b. 调整微波网络分析仪的频率，进行扫频测量；c. 记录微波元件的S参数；d. 分析S参数，计算反射系数、传输系数、驻波比等参数。
2. 微波网络分析仪的使用（1）实验目的：掌握微波网络分析仪的基本操作，了解其功能。
（2）实验原理：微波网络分析仪通过测量微波网络的S参数，可以分析微波网络的性能。
（3）实验步骤：a. 打开微波网络分析仪，进行自检；b. 设置测量参数，如频率、扫描范围等；c. 连接待测微波网络，进行测量；d. 分析测量结果，了解微波网络的性能。
3. 微波系统调试（1）实验目的：了解微波系统的调试方法，掌握调试技巧。
（2）实验原理：通过调整微波系统中的元件参数，使系统达到最佳性能。
（3）实验步骤：a. 连接微波系统，设置初始参数；b. 进行系统测试，观察性能指标；c. 根据测试结果，调整元件参数；d. 重复测试和调整，直至系统性能满足要求。
微波消融术实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景微波消融术是一种新兴的微创治疗技术，通过微波产生的热量对组织进行局部消融，达到治疗目的。
该技术具有创伤小、恢复快、并发症少等优点，广泛应用于甲状腺、乳腺、肝脏、子宫等器官的肿瘤及良性病变的治疗。
本实验旨在探讨微波消融术在实验室条件下的应用效果，为临床应用提供参考。
二、实验目的1. 了解微波消融术的基本原理及操作方法。
2. 探讨微波消融术对实验动物组织的影响。
3. 评估微波消融术的消融效果及安全性。
三、实验材料1. 实验动物：雌性大鼠10只，体重200-250g。
2. 微波消融设备：微波消融仪、微波消融针、微波消融电极。
3. 试剂：生理盐水、碘伏、酒精、生理盐水纱布。
4. 仪器：显微镜、图像采集系统、电子天平。
四、实验方法1. 实验分组：将10只大鼠随机分为两组，每组5只。
实验组进行微波消融术治疗，对照组进行生理盐水注射。
2. 微波消融术操作：（1）麻醉：将大鼠进行全身麻醉，麻醉药物为2%戊巴比妥钠。
（2）手术：将大鼠固定于手术台上，常规消毒皮肤。
在显微镜下，将微波消融针插入大鼠肝脏肿瘤组织中心。
（3）消融：开启微波消融仪，设置微波功率为30W，消融时间为2分钟。
消融过程中，观察肿瘤组织的变化。
3. 观察指标：（1）肉眼观察：观察肿瘤组织的变化，记录消融范围及消融效果。
（2）显微镜观察：取消融组织进行病理切片，观察肿瘤细胞的变化。
（3）图像采集：利用图像采集系统，记录消融过程及消融效果。
4. 数据处理：对实验数据进行统计分析，比较实验组与对照组的差异。
五、实验结果1. 肉眼观察：实验组肿瘤组织出现明显消融范围，肿瘤组织颜色变深，质地变硬。
对照组肿瘤组织无明显变化。
2. 显微镜观察：实验组肿瘤细胞出现凝固性坏死，细胞核固缩，细胞膜破裂。
对照组肿瘤细胞无明显变化。
3. 图像采集：实验组消融效果明显，消融范围较大。
对照组消融效果不明显，消融范围较小。
六、实验结论1. 微波消融术对实验动物肝脏肿瘤组织具有明显的消融效果。
微波实验实验报告
微波实验实验报告微波实验实验报告引言：微波是一种电磁波，具有较高的频率和较短的波长。
在现代科技中，微波被广泛应用于通信、雷达、烹饪等领域。
本次实验旨在通过实际操作，探究微波的特性和应用。
一、实验目的本实验旨在通过实际操作，了解微波的特性和应用。
具体目标如下：1. 掌握微波的产生和传播原理；2. 研究微波在不同介质中的传播特性；3. 实践微波在烹饪中的应用。
二、实验器材和材料1. 微波发生器；2. 微波传输系统；3. 不同介质样品；4. 高频检波器；5. 微波炉。
三、实验步骤与结果1. 实验一：微波的产生和传播原理将微波发生器与微波传输系统连接，调节微波的频率和功率，观察微波在传输系统中的传播情况。
结果显示，微波在传输系统中呈直线传播，并且能够穿透一些非金属材料。
2. 实验二：微波在不同介质中的传播特性将不同介质样品分别放置在微波传输系统中，观察微波在不同介质中的传播情况。
实验结果显示，微波在不同介质中的传播速度和路径发生了变化。
在介质的界面处，微波会发生反射、折射等现象。
这些现象可以用光学中的折射定律和反射定律来解释。
3. 实验三：微波在烹饪中的应用将食物样品放置在微波炉中，设置适当的时间和功率，观察微波在烹饪中的应用效果。
实验结果显示，微波能够快速加热食物，并且能够均匀加热。
这是因为微波能够与食物中的水分子发生共振，使其产生热量。
四、实验讨论与分析1. 微波的产生和传播原理微波的产生和传播是基于电磁波的原理。
微波发生器通过电磁振荡产生微波，微波传输系统将微波传输到目标位置。
微波在传输系统中呈直线传播，这是因为微波具有较高的频率和较短的波长，能够穿透一些非金属材料。
2. 微波在不同介质中的传播特性微波在不同介质中的传播速度和路径会发生变化，这是因为介质的折射率不同。
当微波从一种介质传播到另一种介质时，会发生反射、折射等现象。
这些现象可以用光学中的折射定律和反射定律来解释。
3. 微波在烹饪中的应用微波在烹饪中的应用是基于微波与食物中的水分子发生共振的原理。
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波长范围
1ｍ～１０ｃｍ １０ｃｍ～１ｃ ｍ １０ｍｍ～１ｍ ｍ
频率范围 频段名称 （ＧＨｚ）
０.３～３ ３～３０ ３０～３００ 超高频ＵＨＦ 特高频ＳＨＦ 极高频ＥＨＦ
亚毫米波
１ｍｍ～０.１ｍ ｍ
３００～３００ ０
超级高频
微波基础－微波的特点
• • • •
波长极短，它与所使用的元件、设备的尺寸可比拟。比地 球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上。 微波的频率很高，在不太大的相对带宽下可用带宽很宽， 所以信息容量大。并且在微波波段的电波能穿透电离层。 微波的振荡周期极短，与电子在电真空器件中的渡越时间 相似。所以低频的电子器件在微波段都不能使用。 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。
y ，内尺寸用b表示，电磁波是沿z方向传播。 为方便对波导内场型的了解，通常将x、y方向称为“横 向”，z方向称为“纵向”。a与b的数值一般取：
a 0 .7
b (0.3 0.35)
三分的矩形波导内尺寸应为：
a b 22.86 mm 10.16 mm
（四）隔离器 微波隔离器是一种特殊的衰减器，隔离器对入射波的衰 减很小，对反射波的衰减则很大，两者之比值称为“隔离 度”。 使用隔离器目的在于减小因负载阻抗变化对振荡频率带 来的影响。一般在矩形波导的横向加上恒定磁场，
所以晶体检波率n由校准曲线斜率求得
(2) 测量线终端短路,测出半峰值读数间的
距离W， 如图所示 ,则 n = log0.5/logcos(πW/λg)
根据测定的晶体检波律,即能得到晶体平
方律检波的工作范围。 实验中大多数微波测试系统属于小信号工 作状态,因此，晶体 检波律基本为平方律，如果不是精密测量，通常可取n = 2。
（二）微波检波二极管
微波系统中常用硅材料的二极管对输出信号进行 检波，将微波二极管（检波晶体）插入波导宽壁中， 使它对波导两宽壁间的感应电压（与该处电场强度成 正比）进行检波。
其伏安特性中电流与电压的关系
I k un
式中：
k －比例常数 n
－二极管的检波率
检波二极管的伏安曲线可分二段来考虑
(a)小信号段：曲线呈非线性n=2（称：平方律检波） (b)大信号段：曲线近似直线n=1（称：线性检波）
f f0 1 i ( ) f0 2QL
* * [ H 0 ( 1) 0 H E0 ( r 1) 0E ]dV Vs * * ( 0 E0 E0 0 H 0 H 0 )dV V0
值 Isin2πd/λg I=0.1,0.2
,0.3,…,1.0,各点读取指示 电表读数Ｉ,即能做出
Ｉ～ │sin2πd/λg │关系
曲线,也就是晶体二极管定标曲线
由上式算出 E d / Emax随d的分布 测出
g 相应的 I d 分布（约10个点）作出晶体 E d 校准曲线 I d f
I=k1En
(1)令驻波测量线终端短路，此时沿线各点驻波振幅与终端距离的关系 为E = Emsin2πl/λg │E/Em│= │sin2πl/λg │得 Ｉ=K” n │sin2πl/λg │ 按│E/Em│和Ｉ随d的变化规律,即可做出下图
在 λg /4范围内移动
探针,使其偏离驻波节点 不同位置l,选取场强相对
放置在波导横向的铁氧体片恰好能与反射波产生铁磁共 振，继而抑制了反射波，而入射波不会产生这种共振吸 收。但在做成器件后，隔离器对入射波也会产生一些正 向衰减，约为1dB，对反射的反向衰减则大于20dB。使 用时务需认清箭头方向以免装错。 （五）可变衰减器 可变衰减器可被用来连续改变传输线路中的功率 电平，也可当作振荡器与负载之间的去耦器件。在矩形 波导内安置的吸收片应平行于电场的极化方向，并能做 横向的移动。通常，在不需要做功率衰减时，吸收片是 紧帖在波导管窄壁上。吸收片移到宽边中央时，功率衰 减最大，吸收片移动的位置可由衰减器上方刻度盘中显 示出来。可变衰减器刻度盘上的读数与衰减量之间的关 系可用功率计测定。
A：直接法 该方法适用于测量中、小驻波比。如果驻波腹点和节点处 指示电表读数分别为Ｉmax和Ｉmin ，晶体二极管为平方律检波。
则, I max I min 当驻波比1.05＜ρ＜1.5 驻波的最大值 和最小值相差不大,且波腹和波 节平坦,难以准确测定. 为了提高测量精确度, 可移动探针测出几个波腹和波节 点的数据,然后取平均值。 B：观察驻波图形，测定波导波长。改变终端负载，驻 波测量线终端接近全反射，观察驻波图形，并用平均 值法测定波节的位置，要求测三个相邻波节（两个 λg/2之差≤0.10mm），决定波导波长。利用频率计测 量频率，以便计算光速和群速度。
反射式速调管是一种微波电子管，利用速度调制 方法改变在交变电磁场中电子流的运动速度，从而将 直流能量转换为微波能量。它的振荡频率能在一定的 范围内改变，且容易调谐，并能做脉冲和频率调制。 反射速调管的结构如图：
反射式速调管的结构原理图
反射式速调管K-27的结构和管座图
阴极发射电子经直流加速电压加速，以初速度v。通 过谐振腔栅网间隙驰向反射极。因反射极对阴极为负电 压，所以使电子减速，最后将发射电子折返穿过谐振腔 栅网。由于热扰动等原因，谐振腔栅网存在一高频交变 场,初速为v。的电子穿过栅网时将因受高频电场作用而 加速或减速，如图所示。
微波实验的目的要求
目的：
学习微波基本知识和掌握微波基本测量技术；学习用 微波作为观测手段研究物理现象。
要求：
在微波知识方面要求掌握（1）速调管的原理、结构、 工作特性和微波信号源的使用方法；（2）波导管的工作 状态；（3）谐振腔的振荡模式、谐振曲线方程；（4）三 种基本测量——驻波、功率和频率的测量。 在科学研究手段方面要求（1）了解观测的物理现象 和测定的物理参数；（2）掌握测量原理、实验条件和测 量方法；（3）分析实验结果并做必要的讨论。
当高频电场为正时，穿过栅网的 电子① 受到加速；高频场为负时， 穿过栅网电子③ 受到减速；而高
频场为零时，穿过栅网的电子② 速度不变，这就是速度调制。当电子群回到谐振腔栅网 间隙的时候，遇到腔内减速高频场就可把能量交给高频 场，从而使速调管维持振荡。当群聚中心电子从穿出栅
网到返回栅网的渡越时间满足式τ0＝(ｎ＋３／４)Ｔ (ｎ ＝０，１，２，３，·· ·)时,发生最强的振荡，式中Ｔ为高 频振荡周期，ｎ为振荡模式，受反射级电压大小控制。
（六）测量线 微波测量线是一种通用的微波测量仪器。对微波信号
的检测中虽然可以在输出波导管
的后部装接检波器或功率计等器 件，但这些负载在接入终端后驻 波比的改变是在四周封闭的波导 管内无法检测到的。为解决这一 问题，必需在矩形波导管宽边中央，沿波导轴向开启一个 能使耦合探针移动的长槽。检波头的探针越槽伸入波导内， 并由传动机构带动着沿槽移动。波导中的高频信号经探针 耦合后，再经测量线内部检波二极管检波，就能输出一个 与场强相对应的信号。
I max E max
由于 I d kE n d 两边取对数
所以
I d E d E I max max
n
I d E d lg n lg I max Emax
I d lg I max n E d lg E max
微 波 实 验
MICROWAVE EXPERIMENTS
大学物理实验中心 李 倩
微波基础
什么是微波 • 微波的特点 • 微波的应用
•
微波基础－何为微波
微波是无线电波中波长最短的电磁波，它包括从１ｍ～０. １ｍｍ的波长范围，其频率范围从３００ＭＨｚ～３０００ＧＨ ｚ。划分为四个波段，如下表所示：
波段名称 分米波 厘米波 毫米波
注意事项：
1、将速调管电源置预热位置，预热３至５分钟。谐振腔电压300 Ｖ），此时mA表上示出谐振腔电流。
2、反射速调管工作在等幅振荡时，应避免反射极电压为零值,以延 长管子的使用寿命。
3、实验完毕，应首先切断反射速调管谐振腔电压，然后断开电源 电压。
二、测量线调整与晶体检波器校准
1、熟悉测量线的使用方法。 (1)驻波测量线的调整 (2)波长测量 测量波长常见的方法有谐振法和驻波分布法。后者是用驻波测量 线测量，当测量线终端短路时，传输线上形成纯驻波,移动测量线探针， 测出两个相邻驻波最小点之间的距离，即可求得波导波长。. 2、掌握校准晶体检波器特性的方法。 在测量驻波比时，驻波波腹和波节的大小由检波晶体的输出信号测 出。晶体的检波电流I和传输线探针附近的高频电压E的关系必须正确 测定。根据检波晶体的非线性特征，可以写出
四、微波法测介电常数
随着微波系统固体小型化和隐身技术吸收材料研究的 发展，固体材料的微波介电常数的测量和机理研究成为人 们注目的课题。微波介质材料的介电常数的测量，对于研 究材料的微波特性和设计微波器件，获得材料的结构信息 以促进新材料的研制都有重要的意义。 通过实验，一方面用示波器观察速调管的振荡模和反 射式谐振腔的谐振曲线，掌握有关速调管和谐振腔的工作 特性的知识；另一方面学习用谐振腔法测量介电常数的方 法。
原理： 当把小样品放到谐振腔中时，会引起谐振腔的谐振腔 的谐振频率和品质因数的变化。如果样品很小，可以看成 一个微拢，假设： 1、放进样品后所引起的相对变化很小。令空腔的谐振频 率为 f 0 放进样品后腔的谐振频率为 f ，有 | f f 0 | 1 2、放进样品后，除样品所在处的电磁场发生变化外，腔 内其它其它的地方的电磁场保持不变，则可得不到谐振腔 的微拢公式：
三、观察波导管的工作状态
一般说，波导管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。由于终端情况不同，波导管中 电磁场的分布情况也不同，可以把波导管的工作状态归结为三种状态； 匹配状态、驻波状态和混波状态，它们的电场分布曲线分别如图a、b、 c所示。