近代微波测量思考题
微波测量复习题
微波测量复习题微波测量复习题微波测量是电磁波技术中的一个重要领域，广泛应用于通信、雷达、无线电导航、天文学等众多领域。
在这个复习题中，我们将回顾一些与微波测量相关的基本概念和技术。
1. 介质特性测量微波测量中常用的一种技术是通过测量介质的电磁特性来获得相关信息。
例如，通过测量材料的介电常数和磁导率，我们可以了解其电磁波的传播特性。
这对于设计和优化微波器件非常重要。
请简要解释介电常数和磁导率的概念，并说明它们对微波传输的影响。
2. 反射系数和驻波比测量反射系数和驻波比是微波测量中常用的两个重要参数。
请解释反射系数和驻波比的概念，并说明它们在微波测量中的应用。
另外，请简要介绍一种测量反射系数和驻波比的实验方法。
3. 矩形波导测量矩形波导是一种常用的微波传输线。
在微波测量中，我们经常需要测量矩形波导中的电磁场分布和传输特性。
请简要介绍一种测量矩形波导中电磁场分布的方法，并解释其原理。
4. 高频网络分析高频网络分析是微波测量中的一项重要技术。
它可以用来测量微波器件的频率响应、传输特性和散射参数等。
请简要解释S参数和T参数的概念，并说明它们在高频网络分析中的应用。
5. 雷达测距原理雷达是一种利用微波技术进行距离测量的设备。
雷达测距的原理是通过测量目标物体反射回来的电磁波的时间延迟来计算距离。
请简要解释雷达测距的原理，并说明其中涉及到的一些关键技术。
6. 微波天线测量微波天线是微波通信和雷达系统中的关键组成部分。
为了保证系统的性能，需要对微波天线进行精确的测量和校准。
请简要介绍一种测量微波天线增益和辐射图案的方法，并解释其原理。
7. 微波频率测量微波频率测量是微波技术中的基础任务之一。
请简要介绍一种测量微波频率的方法，并说明其原理和应用。
8. 微波功率测量微波功率测量是微波系统中的关键任务之一。
请简要介绍一种测量微波功率的方法，并解释其原理和应用。
总结：微波测量是电磁波技术中的一个重要领域，涉及到介质特性测量、反射系数和驻波比测量、矩形波导测量、高频网络分析、雷达测距原理、微波天线测量、微波频率测量和微波功率测量等多个方面。
天线与微波复习思考题
附近可用一集中参数的并联谐振电路等效; 当传输线的长度1=（2 n 1） p°/4，天线与微波复习思考题一、填空 1、 对于低于微波频率的无线电波，其波长远大于电系统的实际尺寸，可用电路_ 分析法进行分析；频率高于微波波段的光波等，其波长远小于电系统的实际尺寸，因此可用光学分析法进行分析；微波则由于其波长与电系统的实际尺寸相 当必须用场分析法进行分析。
2、 在圆波导中有两种简并模，它们是 E-H 简并和极化简并。
3、 激励波导的方法通常有三种：电激励、屜激励和电流激励。
4、 各种集成微波传输系统归纳起来可以分为四大类：准 TEM 波传输线、非TEM 波传输线、开放式介质波导传输线和半开放式介质波导。
5、 微波元器件按其变换性质可分为线性互易元器件、线性非互易元器件以及非 _ 线性元器件三大类。
6微波连接匹配元件包括终端负载元件、微波连接元件以及阻抗匹配元器件三 大类。
7、 在微波系统中功率分配元器件主要包括定向耦合器、功率分配器以及各种微 _ 波分支器件。
8、 非互易微波铁氧体元件最常用的有隔离器和环形器。
9、 天线按辐射源的类型可分为线天线和面天线，把天线和发射机或接收机连接 起来的系统称为馈线系统。
10、 超高频天线，通常采用与场矢量相平行的两个平面来表示，即 E 平面和H 平面。
根据媒质及不同媒质分界面对电波传播产生的主要影响，电波传播方式分 为下列几种：视距传播、天波传播、地面波传播和不均匀媒质传播。
12、 为了加强天线的方向性，将若干辐射单元按某种方式排列所构成的系统称 为天线阵。
13、 旋转抛物面天线的分析通常采用以下两种方法：口径场法和面电流法。
14、 按中继方式，微波中继通信可分为基带转接、中频转接和微波转接三种。
15、 RFID 系统按数据量来分，可分为1比特系统和电子数据载体系统。
16、 50传输线接（75+j100） 的负载阻抗，传输线上的电压波为行驻波：最靠 近负载的是电压波的波腹点。
微波的传输特性和基本测量数据处理
波导波长：λg=2×（X2-X1）=2×（15.29-13）=4.58cm
六、实验结果陈述与3GHz，计算的到中驻波比为ρ=1.60，波导波长为λg=4.58cm。
通过本实验，我学会了使用基本微波器件，了解了微波振荡源的基本工作特性和微波的传输特性，掌握频率、功率以及驻波比等基本量的测量。实验的误差来源主要是：仪器本身产生的系统误差、人为调节及读数产生的误差。
五、数据处理
1、测得微波频率：
f=9.343GHz
2、驻波比的计算：
由测得的数据，画出X-I曲线如下图：
X/cm
I/μA
中驻波比：ρ=
合理的中驻波比为1.5≤ρ≤6，说明测得的结果是合理的。
3、波导波长的计算：
结合X-I曲线和数据，可知在第二个极小值附近纵坐标相同的两点的横坐标为X11=12.9cm，X12=13.1cm，在第三个极小值附近纵坐标相同的两点的横坐标为X21=15.1cm，X22=15.48cm。
2、驻波测量线测定波导波长的方法．波导波长λg与自由空间波长λ的大小关系如何?
驻波测量线测定波导波长的方法：λg=（X21+X22)－（X11+X12),其中X21、X22，X11、X12分别是两个极小值点两旁输出幅度相同的两点，通过测量空间位置与输出电流大小关系，波导波长入g大于自由空间波长入。
3、为什么有时晶体检波器在速调管和检波二极管都完好的情况下，会出现输出信号很小的现象，如何调节?
当调节频率计时，使其自身空腔的固有频率与微波信号频率相同时，产生共振，此时信号幅度会明显减小，因此，应该调节频率计，使其自身固有频率不等且与信号频率相差很大。
指导教师批阅意见：
微波测量技术在雷达系统中的应用考核试卷
15.在微波测量中，哪些因素会影响雷达系统的探测范围？（）
A.信号的传播损耗
B.天线的最小增益
C.系统的热噪声
D.接收机的动态范围
16.以下哪些现象可能导致雷达系统中的多路径效应？（）
A.地面反射
B.天线副瓣
C.大气层反射
D.目标本身的反射
17.在雷达系统中，以下哪些技术可以减小多路径效应对微波测量的影响？（）
7.合成孔径雷达技术可以提高雷达的横向分辨率。（√）
8.微波测量中，信号的极化方式对雷达系统的性能没有影响。（）
9.雷达系统中的阵列信号处理技术可以提高对多个目标的跟踪能力。（√）
10.在微波测量中，信号的传播损耗与天气条件无关。（）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述微波测量技术在雷达系统中的作用，并列举至少三种应用场景。
A.信号处理过程中的噪声
B.天线指向误差
C.介质的非均匀性
D.信号传输过程中的衰减
4.以下哪些技术可以提高雷达系统的抗干扰能力？（）
A.频率跳变
B.信号加密
C.阵列信号处理
D.增加信号功率
5.雷达系统中的微波测量天线需要具备哪些特性？（）
A.高增益
B.高方向性
C.宽频带
D.轻量化
6.以下哪些参数是描述雷达系统微波测量信号的重要参数？（）
2.雷达系统中，如何利用微波测量技术提高目标的探测和识别能力？请从信号处理和天线设计两个方面进行阐述。
3.描述微波测量中多路径效应对雷达系统性能的影响，并说明如何减小这种影响。
4.结合微波测量技术的特点，讨论在复杂电磁环境下雷达系统的抗干扰策略。
标准答案
实验七-微波技术汇总
实验七-微波技术汇总实验七微波的传输特性和基本测量微波通常是指波长为1mm至1m ,即频率范围为300GH z至300MHz 的电磁波。
其下端与无线电通讯的短波段相连接，上端与远红外光相邻近。
根据波长差异还可以将微波分为米波，分米波，厘米波和毫米波。
不同范围的电磁波既有其相同的特性，又有各自不同的特点。
下面对微波的特点作简要介绍。
1.微波波长很短，比建筑物、飞机、船舶等地球上一般物体的几何尺寸小得多，微波的衍射效应可以忽略，故，微波与几何光学中光的传输很接近，具有直线传播性质，利用该特点可制成方向性极强的天线、雷达等。
2 .微波频率很高，其电磁振荡周期为10-9—10-12秒，与电子管中电子在电极间渡越所经历的时间可以相比拟。
因此，普通的电子管已不能用作微波振荡器、放大器和检波器，必须采用微波电子管（速调管、磁控管、行波管等）来代替。
其次，微波传输线、微波元器件和微波测量设备的线度与微波波长有相近的数量级，因此，分立的电阻器、电容器、电感器等全不同的微波元器件。
3.微波段在研究方法上不象低频无线电那样去研究电路中的电压和电流，而是研究微波系统中的电磁场。
以波长、功率、驻波系数等作为基本测量参量。
4.许多原子、分子能级间跃迁辐射或吸收的电磁波的波长处在微波波段，利用这一特点研究原子、原子核和分子的结构，发展了微波波谱学、量子无线电物理等尖端学科，以及研究低嘈声的量子放大器和极为准确的原子、分子频率标准。
5.某些波段的微波能畅通无阻地穿过地球上空的电离层，因此微波为宇宙通讯、导航、定位以及射电天文学的研究和发展提供了广阔的前景。
由此可见，在微波波段，不论处理问题时所用的概念、方法，还是微波系统的原理结构，都与普通无线电不同。
微波实验是近代物理实验的重要实验之一。
微波技术的应用十分广泛，深入到国防军事（雷达、导弹、导航），国民经济（移动通讯、卫星通信、微波遥感、工业干燥、酒老化），科学研究（射电天文学、微波波谱学、量子电子学、微波气象学），医疗卫生（肿瘤微波热疗、微波手术刀），以及家庭生活（微波炉）等各个领域。
微波介质特性的测量实验报告
嘉应学院物理学院近代物理实验实验报告实验项目：实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：年月日一、实验目的：1.对微波材料的介质特性的测量，有助于获得材料的结构信息;2.研究了的微波特性和设计微波器件。
3.本实验采用谐振腔微扰法测量介质材料的特性参量，学习反射式腔测量微波材料的介电常数ε'和介电损耗角tgδ的原理和方法。
二、实验仪器和用具：介质材料：半径0.7 mm 长度10.16 mm白色样品：聚四氟乙烯；透明样品：有机玻璃；褐色样品：黑焦木三、实验原理：谐振腔是两端封闭的金属导体空腔，具有储能、选频等特性，常见的谐振腔有矩形和圆柱形两种，本实验采用反射式矩形谐振腔，谐振腔有载品质因数可由210f f f Q -=测定，其中0f 为谐振腔振频率，1f ，2f 分别为半功率点频率。
图8.2.1所示是使用平方律检波的晶体管观测谐振曲线0f ，1f 和2f 的示意图。
如果在矩形谐振腔内插入一圆柱形的样品棒，样品在腔中电场的作用下就会被极化，并在极化的过程中产生的能量损失。
因此，谐振腔的谐振频率和品质因数将会变化。
根据电磁场理论，电介质在交变电场的作用下，存在转向极化，且在极化时存在驰豫，因此它的介电常量为复数：ε)( '''00εεεεεj r -==式中ε为复电常量，0ε为真空介电常量，r ε为介质材料的复相对介电常量，'ε、''ε分别为复介电常量的实部和虚部。
由于存在驰豫，电介质在交变电场的作用下产生的电位移滞后电场一个相位角δ，且有tg δ＝''ε/'ε因为电介质的能量损耗与tg δ成正比，因此tg δ也称为损耗因子或损耗角正切。
如果所用的样品体积远小于谐振腔体积，则可认为除样品所在处的电磁场发生变化外，其余部分的电磁场保持不变，因此可用微扰法处理。
选择p TE 10（p 为奇数）的谐振腔，将样品置于谐振腔内的微波电场最强而磁场最弱处，即x=a/2，z=l/2处，且样品棒的轴向与y 轴平行。
微波测量实验
TOOLS工具栏下，下拉选项中可得到simth圆图的显示以及转换直角坐标
d)如何保存所测数据，以及可存的数据格式
点击【文件】>【另存为】，然后选择相应的保存目录可保存的数据格式为.jpg图片格式。
e)开路校准件的电容值设定(校准系数)
在校准菜单下的CalKit（校准件）选项里，打开校准件的开路件对话框。对应公式：C(f)=C0+C1f+C2f2+C3f3
在测量放大器、滤波器、宽带无源器件、电缆等被测时能快速、简便的配臵仪器，可引导用户完成初始步骤，根据用户的选择自动配臵仪器。
ENTRY（数据输入）
数字键、旋轮和上下键，用于数据输入。
SYSTEM（系统功能）
SAVERECALL：存储或调用数据。
HARD COPY：打印或者存储测量曲线、数据。
SYSTEM OPTIONS：系统选项。
SOLT方法：只需要三个校准件，分别检测信号a0,b0,b3；
TRL方法：仅需要简单的校准件，不需要理想的强反射件（理想的开路或短路），并且传输线校准件比较容易实现;
SOLT方法：需要很多的校准件，并且校准件的性能指标对校准结果的影响较大；
SOLT方法：比较适用于同轴环境，也可以用于高频探针和在片测量;
图中明显的下陷处对应频率值是该天线发射时能有较好的性能。
b）测量滤波器：
校准前的滤波器：
校准后的滤波器，S11：
由该图形可以看出，在频率比较小的时候，s12曲线值很小，然后开始增大，逐渐趋于平缓，然后频率达到一定程度后s11曲线下降，由此可见，该器件应该是个带通滤波器。
中心频率约在1.34Ghz，在1.28Ghz到1.41Ghz频率之间，通过性能比较好，实现带通。
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近代微波测量思考题(1)
1.微波测量用信号源应具备哪些性能特性?
2.降低微波信号源的输出驻波系数主要采取哪几种技术或措施，并比较它
们的主要优缺点?
3.给出一种微波信号源自动电平控制（ALC）稳幅装置的原理方框图，并
简要说明工作原理及采用该装置所带来的好处。
4.给出一种VCO锁相振荡源的原理方框图，并描述其工作原理。
5.Gunn氏管振荡器及雪崩二极管振荡器各有何特点？PIN管与普通二极
管有何不同？
6.比较变容管和YIG调谐各有何优点？
7.微波扫频信号发生器主要由哪几部分组成？
8.给出一种双锁相环频率合成器的原理方框图，并描述其工作原理。
9.试述直接频率合成和锁相频率合成基本原理及其特点。
10.与传统的调谐回路式信号发生器相比，频率合成式发生器有何突出的优
点？直接合成和锁相合成相比，各有何优缺点？怎样才能将锁相频率提高到微波频段？
近代微波测量思考题(2)
11.时间“秒（s）”的定义是怎样规定的？
12.石英晶体频率标准和铯原子频率标准适合作几级频率标准？还有哪些可
以作为频率标准？
13.频率测量方法是如何分类的？其意义是什么？
14.试述计数式频率计的工作原理。
用计数式频率计测量高频和测量低频信
号在结构上有何不同？
15.请分别画出通过式、反应式和终端反射式微波谐振腔的谐振曲线（幅频
特性）。
16. 画出周期性脉冲串及其频谱简图。
17. 试述谐波混频法扩展频率的基本原理。
18. 描述带通滤波器有哪些参数？它们是如何定义的？
19. 请描述微波频谱分析仪的主要性能参数。
20. 频谱分析仪能够测量一些什么参数？
21. 若被测信号源相位噪声不很小时，可用频谱仪测试其相位噪声。
请写出相位噪声的测试步骤和计算公式。
22. 给出测试信号源相位噪声鉴相器法的工作原理。
近代微波测量思考题(3)
23. 在微波网络幅频特性测试时，通常对微波信号源进行方波调制。
请举例描述其作用和工作原理。
24. 描述微波功率的单位有哪些？它们有何关系？
25. 定向耦合器主要由那些参数描述？这些参数是如何定义的？
26. 若用平均微波功率计测试幅值较大的脉冲调制的正弦波功率，怎样添加一些必要的元器件和设备进行测试，请画出测试系统方框图，并给出测试步骤。
27. 当微波信号源和负载均不匹配时，在两者之间将产生来回无穷反射。
证明
（1） 负载总的入射波a 1为
1(1)g g L a b =-ΓΓ
式中b g 为负载匹配时源的输出波，Γg 和ΓL 分别为微波信号源和负载的反射系数；
（2） 总的反射波b 1为
11L b a =Γ
（3） 若负载为功率测试探头，则测试误差为
2
210lg(1)10lg 1dB L g L P ∆=-Γ--ΓΓ
近代微波测量思考题(4)
28. 已知两端口网络的散射参数和该网络输出负载反射系数ΓL ，求该网络输
入端口的反射系数Γin 。
29. 请描述微波电阻比臂电桥的等效参数。
30. 请描述标量网络分析仪测试被测件插入损失和反射损失的校准方法。
31. 给出用标量网络分析系统测试微波三端口功分器幅度特性参数的测试系
统方框图，并简述测试方案。
32. 什么是放大器的1dB 增益压缩点？简要说明其测量方法。
近代微波测量思考题(5)
33. 插入损耗与衰减是否为同一概念，为什么?
34. 当Γg =ΓL =0时，用标量网络分析仪测试双端口网络输入端的反射情况，
通常用反射损失来表示。
请问，反射损失和反射系数的模值是否是一样的值，若不一样，请给出它们之间的关系式。
35. 微波网络的反射参数、传输参数有哪些？他们怎样定义的？彼此间有何
关系？
36. 说明线性网络和非线性网络的特性。
37. 被测两端口网络置于完全匹配的测试系统中，耗散损失A D 是否等于衰减
A ，为什么?
38. 当Γg ≠0和ΓL ≠0时，测试被测件的衰减是否会产生测试误差?请用文字定
性描述。
39. 什么是插入相移？什么是群延迟？它们有什么作用？
近代微波测量思考题(6)
40.写出以下常用三种理想标准负载的反射系数值：（a）短路器；(b)开路器；
(c)匹配负载。
41.简单描述现代微波自动矢量网络分析仪的特点。
42.现代微波自动矢量网络分析仪常用的校准方法有那些?各方法特点如
何？请给出一种全二端口网络校准方法的校准过程，并给予描述。
43.试将网络分析仪和频谱分析仪作一比较。
44.试将标量网络分析仪和矢量网络分析仪作一比较。
近代微波测量思考题(7)
45.简述信号噪声的基本概念。
相位噪声与噪声系数是否是同一概念，为什
么?
46.什么是噪声系数？请描述测量噪声系数的方法。
47.简述测试噪声系数的Y系数方法。
近代微波测量思考题(8)
48.描述谐振腔的参数有哪些？
49.谐振腔的Q值有哪几个？分别是怎样定义的？各Q值之间的关系如何？
50.谐振腔的耦合方式有哪些？耦合系数是如何定义的？耦合状态有哪几
种？
51.当耦合系数β《1时，分别写出通过式、反应式和终端反射式微波谐振腔
固有品质因数Q0的测试方案，其中包括
（1）组建由标量网络分析系统组成的Q0值测试系统方框图；
（2）测试步骤和计算公式；
（3）主要测试误差源。
近代微波测量思考题(9)
52.给出测试微波介质材料参数的谐振腔测试方法，建立相应的测试系统，
并给予描述。
53.给出测试微波介质材料参数的传输测试方法，建立相应的测试系统，并
给予描述。