实验一卫星数字电视接收

一、实验目的

1、了解接收卫星电视的具体方法。

2、学会使用天线接收机，并掌握接收天线的调整。

3、接收“中星6B卫星电视”，出稳定的节目。

二、实验器材

   天线、高频头、卫星接收机、电视、馈线

三、实验过程与原理

1、接收天线的组成与工作原理

天线是收集和处理远处的卫星发出的高频电磁波信号的装置。它的通信器件主要包括反射器、馈源、高频头和馈线。天线是无线电波的输入端口。机械部件主要包括馈机械部件主要包括馈机械部件主要包括馈机械部件主要包括馈源支撑杆、俯仰角调整机构、方位转动机构和底座等。

  

2、方位角的计算

  从接收点到卫星的视线在接收点的水平面上有一条正投影线，从接收点的正北方向开始，顺时针方向至这条正投影线的角度就是方位角，顺时针方向至这条正投影线的角度就是方位角，实际使用时应考虑当地磁偏角数值。计算结果方位角负值为南偏角。计算结果方位角负值为南偏西，正值为南偏东，方位角以正南为西，正值为南偏东，方位角以正南为西，正值为南偏东，方位角以正南为西，正值为南偏东，方位角以正南为0º角边。即实际方位角为：                                                                                     

3、仰角的计算

从接收点仰望卫星的视线于水平线构成的夹角就是仰角。

即仰角为：

在计算方位角、仰角之前先从地图上查出本地站址的经度和纬度

4、影响天线效率的主要因素

? 天空噪声：这是由星体中的能量变换和某些大气层活动造成的宽带辐射大宽带辐射。这种噪声主要通过主瓣输入，与仰角的大小无关。

? 大地噪声：温暖的地面中分子的激发造成的大带宽噪声称为大大地噪声。在高纬度的低仰角中，它对天线噪声的作用最大。

? 人为噪声：机器和设备发出的噪声也会增大天线噪声。例如汽例如汽例如汽例如汽车的打火系统、剪草机以及萤光灯的开和关。天空噪声和人为噪声比起噪声的主要成份大地噪声的作用更小。一般来说，在噪声比起噪声的主要成份大地噪声的作用更小。一般来说，在仰角低于30°左右时，天线噪声温度会迅速增加。

5、卫星数据接收机及其主要性能

? 卫星数据接收机，俗称机顶盒，目前没有标准的定义，传统的说法是“置于电视机顶上的盒子置”。它是利用卫星通信网络或有线电视网络作为传输平台，利用电视机作为用户终端，提高现有电视机的性能或增加其功能。

? 接收机基本上可划分为数字电视接收机、网络电视（WebTV）接收机和多媒体（Multimedia）接收机三类。

? 数字电视接数字电视接数字电视接数字电视接收机的主要功能是：将接收下来的数字电视信号转换为模拟电视信号，使用户不用更换电视机就能收看数字电视节目，图像质量接近500线水平。

6、卫星数据接收机的工作原理

四、实验中出现的问题和数据分析

（1）贵州卫视 下行频率3796 极化水平  符号率 6930

湖南卫视 下行频率3750 极化水平 符号率10490

CCTV-1  下行频率 12275极化垂直 符号率27500

（2）   贵州卫视信号质量最强72%，CCTV-1信号质量居中65%，湖南卫视信号质量较低59%

问题：

地球站天线对准卫星的调整最主要是什么？

              答：方位角和仰角最关键，只有方位角和仰角都准确对准卫星后才能接收到有效信号，极化角则其次，在方位角和仰角都对准后，调整极化角可略微增加信号的强度和稳定。

五、心得体会

通过对这次的卫星数字电视接收实验的学习，我知道了其基本的方法，以前在家的时候也经常玩这个，但那只是简单的玩一下，不知道怎么摇才最有效率，那只是凭感觉摇。而通过这次的学习我知道了很多，比如说怎么样做才能快速的找到合适的位置，怎么样才能有效的找到我们所需要的频道，怎么样才能有利于接收，这一切的一切都是我之前所没有体会的，但通过这次的实验这一系列的迷惑我都明白了。而且在这次的实验中我也知道了那些基本的用语，也可以说是专业用语，这些在我以前的脑海里是不复存在的，我也因这些基本的用语多次被老师批评，但也正因为有了老师的指导，我对这些专业术语记得更加清楚。在这次实验中我们学到的是最基本的东西，也是我一直以来不注意的重要的东西，所以在这次实验中我收获很大，同时我也很感谢老师同学们，有了我们共同的努力，我们才完成了这次的实验。还有就是我轻松愉快的完成了这个实验，在这次实验中我也特别开心。

实验二  CATV前端组建

一、实验目的

1、了解和认识CATV前端的类型和组成。

2、学习CATV的转换。

3、掌握CATV的组成。

二、实验器材

电视机、VCD、抛物面天线、场强仪、接收机、分支器、连接线（若干）

三、        实验过程和原理

卫星电视接收系统主要由二部分组成，，即∶卫星信号接收和前端信号处理。卫星信号接收部分主要有卫星天线、馈源和高频头组成。卫星天线是接收卫星转发器的电磁波信号，并把该信号反射给馈源。通过馈源把收集到的信号传给高频头，由高频头把变频信号传给前端设备进行信号处理。经低噪声放大，混频以及第一次频放大后高频头输出，30～20dBW的中频（970~1470MHz）信号，第一次变频的目的将3.7～4.2GHz的较高频率信号下变频为的0.97～1.47GHz的较低频率信号，以便于实现稳定的高增益放大，而且在较低频率上将信号用电缆馈送到前端设备进行再次信号处理，信号衰减相对较低。

前端信号处理有五部分组成，第一是功率分配器，第二是卫星前端信号处理有五部分组成，第三是制式转换器，第四是调制器，第五是混合器。

（1）、功率分配器是把输入信号功率等分或不等分成几路信号功率输出，以达到卫星传送同频段内的多套电视节目。

（2）卫星接收机是把输入信号（收机是把输入信号（920～1470MHz）解调还原成为具有标准接口电平的电视视频和伴音信号。

（3）制式转换器是将各种制式转换PAL为制，以适应我国接收设备的信号接收。

（4）调制器的主要作用是把卫星接收机还原的音频信号和视频信号调制成为射频信号。

（5）混合器的主要作用是把调制以后的各路信号混合成一路信号，采用频分复用共缆传输技术一根电缆传输包含不同频率的信号，其目的在于使用户通过调节电视机频率就可以收到卫星电视节目。

四、实验中出现的问题和数据分析

（1）、功率分配器是把输入信号功率等分或不等分成几路信号功率输出，以达到卫星传送同频段内的多套电视节目。

（2）卫星接收机是把输入信号（收机是把输入信号（920～1470MHz）解调还原成为具有标准接口电平的电视视频和伴音信号。

（3）制式转换器是将各种制式转换PAL为制，以适应我国接收设备的信号接收。

（4）调制器的主要作用是把卫星接收机还原的音频信号和视频信号调制成为射频信号。

（5）混合器的主要作用是把调制以后的各路信号混合成一路信号，采用频分复用共缆传输技术一根电缆传输包含不同频率的信号，其目的在于使用户通过调节电视机频率就可以收到卫星电视节目。

问题：

实验提供了多台相同的设备，该选择哪台，为什么选择它？

答：选择信号发生强度适中的设备，信号过强，接收的频道就会互相干扰，信号太弱，图像和声音就会过于模糊。

五、心得体会

     通过对微波电视实验的学习我知道了简单的电视接收以及比电视接收更高一级的东西，在上一个实验中我知道了怎么摇锅，怎么快速的找到自己所要找的频道，怎么知道那个频道才是最好的，而在这次实验中，我知道了怎么样才能找到自己想要的一个或多个频道，怎样才能把VCD和电视连接起来。怎么样才能找到自己想要的频道而且把那个频道调到最好。这是我在这次实验中的最大收获，虽然在实验中老师不在我们旁边，但我还是很认真很认真的做好每一个步骤，很开心的完成我们的实验，因为我知道这不仅仅是一个别人眼中的摇锅实验，在我的眼中它可以带给我快乐，也可以带给我知识，所以每一次的实验我都很认真的去对待，在每一次的实验中我也很认真的听老师讲课，听老师分析，争取每次快速完成实验，每次有效益的完成实验，这次实验我学到了很多同时这次实验我同样很开心，虽然做了两次，但我们并没有感到厌烦，反而更开心，因为我们学到了比别人更多的东西，同样我也会更加努力希望下次也能学到很多。

实验三、模拟微波电视传输

一、实验目的

1、了解整个微波通信系统工作的原理和信号流程。

2、了解微波通信系统的组成。

3、完成音频、视频信号的微波传输、接收。

二、实验器材

VCD(1台）、电视机（1台）YM246.3中功率、CIV3168射频频率、场强仪、万用表（1个）、领频调制器、合成器、连接线（若干）

三、实验过程和原理

1、微波有下述几个主要特点

   ⑴．波长短(1m -0.1mm)：具有直线传播的特性，利用这个特点，就能在微波波段制成 方向性极好的天线系统，也可以收到地面和宇宙空间各种物体反射回来的微弱信号，从而 确定物体的方位和距离，为雷达定位、导航等领域提供了广阔的应用。

⑵．频率高：微波的电磁振荡周期(10-9-10-12s)很短，已经和电子管中电子在电极间的飞越时间(约10-9s)可以比拟，甚至还小，因此普通电子管不能再用作微波器件(振荡器、放大器和检波器)中，而必须采用原理完全不同的微波电子管(速调管、磁控管和行波管等)、微波固体器件和量子器件来代替。另外，微波传输线、微波元件和微波测量设备的线度与波长具有相近的数量级，在导体中传播时趋肤效应和辐射变得十分严重，一般无线电元件如电阻，电容，电感等元件都不再适用，也必须用原理完全不同的微波元件(波导管、波导元件、谐振腔等)来代替。  

  ⑶．微波在研究方法上不像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。

 ⑷．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，而许多原子和分子发射和吸收的电磁波的波长也正好处在微波波段内。人们利用这一特点来研究分子和原子的结构，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准确的分子钟，原子钟。

⑸．能穿透电离层：微波可以畅通无阻地穿越地球上空的电离层，为卫星通讯，宇宙通讯和射电天文学的研究和发展提供了广阔的前途

四、实验中出现的问题和数据分析

问题：

       能不能用场强仪直接接到设备上测量信号强度？

       答：不能，因为实验提供的场强仪较为灵敏，设备的信号发射口负有馈电，直接接到设备上可能会导致仪器烧坏，只能稍稍靠近发射口进行测量。

五、心得体会

   通过对模拟微波电视的学习，我知道了最基本的微波电视传输，在这次实验中我们也用到了电视和VCD，虽然不是拿电视和VCD来看电视，但是通过我们的努力我们还是看到了我们想要看到的东西，我们通过调试、测试、检测等一系列的操作我们终于可以再电视里面看到清晰画面以及更多的频道，虽然在实验过程中比较复杂，但通过我们的努力我们还是得到了我们想要的结果，老师对我们女生的要求不是特别严格，但我们依然很努力的配合我们的组长去完成我们的任务。每当我们调试出清晰的频道时我们都会很兴奋的在哪儿叫，因为那是我们的成绩，那是我们努力的结果， 所以我们又一很开心的结束了我们的第三个微波实验，在每一次的实验中我们都收获着不同的快乐，不同的喜悦，相信下一次的实验我们同样也会很精彩的完成，不会让老师失望。

实验四、微波工程实验

一、实验目的

1、了解整个微波通信系统工作的原理和信号流程。

2、了解微波通信系统的组成。

3、完成数字信号的微波传输、接收。

4、掌握微波工程实践。

二、实验器材

误码仪、示波器、场强仪、天线、YM246.3中功率、CIV3168射频频率计、万用表（1个）

三、实验过程和原理

1、微波发信通道的组成框图如下

                           微波发信设备组成框图

1、 数字微波通信的发信设备包括微波射频部分，中频部分和数字基带部分。其设备的组成如下：基带部分。

                          微波收信设备组成框图

实验步骤

 1、检查电源是否正常，机箱交流、直流通路是否短路。、

 2、通电，电源指示灯亮。

 3、打开信号源（误码仪），选择、HDB3码输出，用示波器观察HDB3输出码型，并记录。

 4、把调制机箱“TV/DATA”，同时把，HDB3码从机箱码2M口送入。

 5、测中频输出功率、频率，记录数据。

6、用场强仪测试中频输出信号的频谱，观察图像，记录频谱。

7、连接发射机中频信号输出口“IF”至高频机箱上变频输入口“TEST1”，测经上变频后从测经上变频后从“PUTOUT”出来的已调信号的功率、频率。

8、接入模拟信道，测量经20米左右的传输线后的功率值。

9、连接好传输线和衰减器，把经过模拟信道的已调信号送到高频机箱“PPUTOUT”口，经下变频后，从“TEST2”输出，此时的信号频率应为中频，调整模拟信道的衰减器的衰减系数，这时用场强仪测量信号的频谱。记录信号的频谱，认真观察、识别信噪比的好坏，并分析。

10、测试完后，连“TEST2”和解调机箱端口和解调机箱端口“IF”，即把中频信号送入解调机箱进行第二次下变频，然后解调出数字信号，从数据口出，用示波器观测眼图。

四、实验中出现的问题和数据分析

数据：

眼图

                      频谱

五、心得体会

    这次我们微波实验的最后一次实验，同样我们也没有让老师失望，在这次实验中我印象特别深刻，因为在微波连接中我们分成两组，我作为我们组的代表告诉对方我们组的情况，我们跟他们隔着几间教室，让后我们在哪儿大声的喊着，觉得很好玩，但这不是重点，重点是我在这次实验中学到的更多，这次实验课不是摇锅这么简单，也不是调频道那么容易，在这次实验中我理解到了微波信号的重要以及在接收微波信号时都受到什么影响，什么因素最重要。这一系列的问题都在我上完最后一次微波实验后恍然大悟。这是我们学的微波最后一次实验，也是最重要的一次实验，学完这次实验才知道前面的所有实验都是为这个实验做铺垫的，也正因为有了之前的认真，才有了我们这次的实验快速的完成。因此这次的实验我同样很开心，也同样很难忘，虽然这已经是最后一次实验了，但我相信在以后的道路中我同样会更加努力的去做好每一件事，做好每一个实验。

第二篇：微波段电子自旋共振 实验报告

微波段电子自旋共振

引言

电子自旋共振(Electron Spin Resonance，简称ESR)也称电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance)，是1944年由扎伏伊斯基首先观测到的，它是磁共振波谱学的一个分支。在探索物质中未耦合电子以及它们与周围原子相互作用方面，顺磁共振具有很高的灵敏度和分辨率，并且具有在测量过程中不破坏样品结构的优点。目前它在化学，物理，生物和医学等领域都获得了广泛的应用。

实验目的

1.  本实验的目的是在了解电子自旋共振原理的基础上，学习用微波频段检测电子自旋共振信号的方法。

2.  通过有机自由基DPPH的g值和EPR谱线共振线宽并测出DPPH的共振频率，算出共振磁场，与特斯拉计测量的磁场对比。

3.  了解、掌握微波仪器和器件的应用。

4.  学习利用锁相放大器进行小信号测量的方法。

实验原理

电子自旋共振研究的对象是有未偶电子（即未成对电子）的物质，如具有奇数个电子的原子和分子，内电子壳层未被填满的原子和离子，受辐射或化学反应生成的自由基以及固体缺陷中的色心和半导体、金属等。通过对物质的自旋共振谱的研究，可以了解有关原子，分子及离子中未偶电子的状态及周围环境方面的信息，从而获得有关物质结构的知识。例如对固体色心的自旋共振的研究，从谱线的形状、线宽及g银子，可以估算出缺陷的密度，了解缺陷的种类，缺陷上电子与电子的相互作用，电子与晶格的相互作用的性质等。

电子自旋共振可以研究电子磁矩与外磁场的相互作用，通常发生在波谱中的微波波段，而核磁共振（NMR）一般发生在射频范围。在外磁场的作用下的能级发生分裂，通常认为是塞曼效应所引起的。因此可以说ESR是研究电子塞曼能级间的直接跃迁，而NMR则是研究原子和塞曼能级间的跃迁。也就是说，ESR和NMR是分别研究电子自旋磁矩和核磁矩在外磁场中磁化动力学行为。

1.  电子自旋磁偶极矩

电子自旋磁偶极矩和自旋磁矩m的关系是其自旋磁偶极矩与角动量之比称为旋磁比其表达式为

因此，电子自旋磁偶极矩沿磁场H方向的分量应该写为

式中为电子自旋角动量的z分量量子数,为玻尔磁子。

由于自旋角动量取向的空间量子化，必将导致磁矩体系能级的空间量子化。即得一组在磁场中电子自旋此举的能量值为

这说明塞曼能级间的裂距是随磁场强度线性增大的，如下图所示。

2.  电子自旋磁偶极矩在磁场H中的运动

电子自旋磁矩绕磁场H的进动方程为

上式的解为

式中上式表征了磁偶极矩与磁场保持一定的角度绕z轴做Larmor进动，其进动的角频率为如下图所示

如果在垂直于恒定磁场H的平面内加进一个旋转磁场，若此旋转磁场的旋转方向和进动方向相同，当的旋转角频率时，和保持相对静止。于是也将受到一个力矩的作用，绕做进动，结果是与之间的夹角增大，说明例子吸收了来自旋转磁场的势能，这就发生了电子顺磁共振现象，共振条件：

3.  电子自旋的量子力学描述

自旋为Ｓ的电子

g=2时，计算得

4.  弛豫过程、线宽

共振吸收的另一个必要条件是在平衡态下，低能态E1 的粒子数N1 比高能态E2 的粒子数N2 多，这样才能显示出宏观（总体）共振吸收。即由低能态向高能态跃迁的粒子数目比由高能态跃迁向低能态的数目多，这个条件是满足的，因为平衡时粒子数分布服从玻尔兹曼分布：

假定显然

吸收跃迁占优势，然而随时间推移及过程的充分进行，势必使

N2 与N1 之差趋于减少，甚至可能反转，于是吸收效应会减少甚至停止。但实际并

非如此，因为包含大量原子或离子的顺磁体系中，自旋磁矩之间随时都在相互作用

而交换能量，同时自旋磁矩又与其周围的其它质点（晶格）相互作用而交换能量，

这使处在高能态的电子自旋有机会把它的能量传递出去而回到低能态，这个过程称

为弛豫过程，正是弛豫作用的存在才维持着连续不断的磁共振吸收效应。

    弛豫过程导致粒子处在每个能级上的寿命缩短，而量子力学中的“测不准关系”

指出

亦即的减少会导致的增加，表示该能级的宽度，即这个能量的不准范国，如下图能级的阴影宽度所示。这样对于确定的微波频频率能够引起共振吸收的磁场强度的数值便允许有—个范围，即共振吸收线有一定的宽度又称谱线半高宽度，简称线宽（下图）．驰豫过程越快， 越宽，因此线宽可以作为驰豫强弱的度量。现在定义一个物理量一驰豫时间T，即令

式中△B 是实际观察到的谱线宽度，理论证明

称“自旋-晶格弛豫时间”，称“自旋-自旋弛豫时间”。对于Lorentz 线形有：

实验仪器

核磁共振实验装置原理图

整个核磁共振实验装置由固定磁场（电磁铁）及其电源，调场线圈

及其电源，边限振荡器，探头（包括样品）示波器，频率计等组成。

1.稳恒磁场：

稳恒磁场由永久磁铁产生，这样即保证了磁场度稳定度高和均匀性好，又省去了稳压、稳流励磁电源。本永久磁铁采用新型的稀土永磁材，它不仅具有较高的剩余磁感应强度和矫顽力，而且具有很高的磁能级。越大，热平衡时上下能级粒子差数

１.      调场旋柄（Ⅰ） 2. 匀场顶丝    3. 匀场旋柄   4. 调场套管

5.  匀场区标记     6. 极  靴      7.永磁铁      8.磁极柱

9.  磁 轭         10. 调场旋柄（Ⅱ）            11. 调场线圈

磁铁结构图

越大，核磁共振吸收信号也越强。为了使稳恒磁场在一定范围内连续可调，在磁铁结构上增设了机械调场装置。

2.核磁共振探头：

核磁共振探头一方面提供一个射频磁场，另一方通过电子线路对中的能量变化加以检测，以便观察核磁共振现象。下图是本实验所采用的核磁共振探头的方框

核磁共振探头的方框图

，图中边限振荡器产生射频振荡，其谐振频率由样品线圈和并联电容所决定。

将边限振荡器的振荡线圈L放置在x方向，振荡时将产生一个沿线圈轴线χ方向的交变磁场（角频率等于进动频率）。

旋转磁场的产生

对于这个线偏转磁场，可分解为方向相反的圆偏振场，对于γ为正的系统，在x-y面上沿顺时针方向旋转的磁场，当时将发生共振吸收。当共振状态形成后，样品吸收能量，致使射频振荡幅度减小，经检波放大环节送至示波器，用以观察吸收峰。而对于相反方向旋转的磁场，由于频率为，与相差很大，所以它的影响很小。

所谓边限振荡器是指振荡器被调节在临界工作状态，这样不仅可以防止核磁共振信号的饱和，而 且，当样品有微小能量吸收时，可以引起振荡器的振幅有较大的相对变化，提高了检测核磁共振信号的灵敏度。在未发生共振时，振荡器产生等幅振荡，经检波输出 的是直流信号；当达到共振条件则发生共振，样品吸收射频场的能量，使振荡器的振幅变小。因此射频信号的包络变成由共振吸收信号调制的调幅波，经检波放大 后，就可以把这个反映振荡器振荡幅度大小变化的共振吸收信号检测出来。因此，实验中要求射频场很弱，以保持样品的非饱和状态。

3.扫场：

观察核磁共振吸收信号可有两种方法：一种是磁场B₀的频率ω连续变化，通过共振区域，当ω= ω₀=γB₀时出现共振峰，称为扫频，另一种方法是交变射频场的频率ω固定，而让磁场B₀连续变化，通过共振区域，称为扫场，两者显示的都是共振吸收与频率差（ω-ω₀）之间的关系曲线，本实验用的是扫场方法。根据前面的讨论,为了得到布洛赫方程的稳态解,通过共振区所需要的时间要较纵向驰豫时间T₁和横向驰豫时间T₂长得多。如果扫场速度太快，不能保证通过各点时都到达稳定平衡，就会观察到不稳定的瞬间现象,而很难观察到共振现象。

4．调场线圈

调场线圈用来产生一个弱的低频交变磁场，迭加到恒定磁场上去，达到扫场的目的，以便于观察和调节共振现象。

恒定磁场被交变磁场调制

由前述原理公式可以看出，每一个磁场值只能对应于某一确定射频频率发生共振现象，而在几十兆赫范围内寻找这一频率是及其困难的。为了便于观察共振吸收信号，通常在稳恒磁场方向上迭一个弱的低频交变磁场，也就是说恒定磁场被一低频交变磁场所调制（上图为和迭加后随时间变化的情况，下图是射频场振荡电压幅值随时间变化的情况，图中的为某一射频频率对应的共振磁场）那么样品所在处外加的实际磁场为，由于调制磁场的幅值不大，磁场的方向保持不变，因此。在调制场的作用下，只是磁场的幅值随调制磁场周期性的变化，则该磁矩的拉莫尔旋进角频率也相应的在一定范围内发生周期性的变化，即，这时只要将射频场的角频率调节到的变化范围之内，同时调制场的峰——峰值大于共振场的范围，便能用示波器观察到共振吸收信号。因为只有与相应的磁场范围被磁场扫过才能发生核磁共振，才能观察到共振吸收信号，而其它情况不满足共振条件，没有共振吸收信号，观察不到核磁共振现象。在核磁共振条件下，磁场变化曲线在一个周期内与两次相交，所以在一个周期内能观察到两个共振吸收信号。若在示波器上出现间隔不相等的共振吸收信号，这是因为和发生共振的射频频率相对应的磁场的值不等于稳恒磁场的值。这时如果改变稳恒磁场的大小或变化射频场的频率，都能使共振吸收信号的相对位置发生变化，出现“相对走动”的现象。当出现间隔相等的共振吸收信号时，则其相对位置与调制磁场的幅值无关，并随幅值的减小信号变低变宽，此时表明的值与相等。

5．边限振荡器工作状态的调节。当接通电源后，若数字频率计有稳定的频率指示，这表明振荡器已起振。若指示为“0”或指示不稳定，则可转动“边振调节”或频率调节旋钮，直至有稳定的频率指示。然后，通过“频 率调节”旋钮，缓慢改变振荡频率，待示波器上出现共振信号后，再细调“边振调节”，是共振信号达到最强，这时表明振荡器处于临界工作状态。当改换样品或改 变振荡频率时，应通过“边振调节”重调其工作状态。

6．稳恒磁场强度调节。本装置有两个调场旋柄，其中调场旋柄（Ⅰ）是通过改变磁极柱上的调场套管位置来实现小范围场强变化。调场旋柄（Ⅱ）是通过改变极间距来实现较大范围场强变化。但当极间距改变后，要重调磁场均匀性，故一般不使用此旋柄。        

7．磁场均匀性调节主要是通过所示的匀场旋柄和匀场顶丝来调节匀场均匀度，此项调节技术难度较大。装置中磁铁的匀场顶丝、匀场旋柄均已调好，请不要轻易扭动。实验时只需通过三维调节架将样品线圈移至磁极间磁场较均匀的位置，即将样品线圈移至极靴上做有最佳匀场区标记的位置附近。待观测到共振信号后，再仔细微调样品线圈位置，直至出现较好的共振信号波形，极表已寻找到磁场最佳均匀区。                           

8．调场的调节。本装置配用的调场电源是和射频探头组装在同一机体内，机体后面板上标有“调制线圈”和“示波器X轴”字样的插口即为调场电源的输出，它们分别与磁铁的调制线圈插口和示波器的X轴输入插口相连接。调场强度和位相可分别通过前面板上“扫场调节”和“移相调节”两个旋钮来实现。面板上电流表用于指示通过调场线圈的电流大小。

实验内容

1.  观察电子自旋共振吸收现象

测量DPPH样品，用示波器观测共振吸收峰。示波器用内扫描，调节电源励磁电流，改磁场B，使出现共振信号，分别改变B和大幅度调职场的大小，观察信号的变化。调节得到等间隔共振吸收峰。如图所示

2.  观测低频小幅度调制长产生的信号，理解信号处理的过程

由上图a可以看出相同幅度相位小调制信号，在不同直流场条件下输出波形，其中输出很小幅度，接近特性曲线斜率较大的地方输出信号幅度也较大。当小调制信号小于线宽的时，输出信号的幅度近似等于共振线型的微分的绝对值。其中，与输出幅度相等相位差

图b为检波器输出信号波形。

图c为检波器输出信号经过锁相放大器相敏检波和低通滤波后的输出波形。

3.  测量DPPH的EPR谱

有机自由基DPPH它的第二个氮原子上有一个未成对电子。它非常接近自由电子的g值。其谱线半宽度（线宽）若能测出DPPH的共振频率则共振磁场为

粗扫

细扫

由已知则与特斯拉计测得的相差不多。

       思考题

1.  测g值时，为什么要使共振信号等间距？怎样使信号等间距？

当共振信号非等间距时，由于，共振点处H未知。调节射频场的频率ν使共振信号等间距，共振点处则可以知道H的值。进而可以测出g值。

2.  如何产生？作用是什么？

是由电源励磁电流通过电磁铁产生。用来提供稳定的静磁场。高分辨率检测需要更加稳定的静磁场。

是由微波源产生。由于能级差是一个精确的量，交变电磁场能量很难固定在这一值上，所以需要调制场的作用，使得磁场有一个变化的区域。

3.  不加扫描电压能否观察到共振信号？

本实验采用扫场的方式，固定微波频率改变外磁场。若不加扫描电压，如上题所述若将静磁场稳定的保持在能级差的量值上，则会观察到单个的共振信号。这要求电磁铁产生的磁场足够稳定。

4.  如果电脑显示的锁定放大器输出波形反相了，会是哪些原因？

电子顺磁共振谱仪中,当微波频率不变时,输出信号(吸收曲线是外磁场的函数，可以按泰勒级数展开：

如在缓慢变化的上加一高频余弦调制,即则上式变为

如果较小，可以将高次项略去并且考虑噪声，即：

锁相放大器处理，有

由上式可知输出信号为的一阶导数。可以得出选区足够大的积分时间和足够高的频率即可大幅度提高信噪比。

若输出波形反相了，则可以知道锁相放大器之前，输出信号也为反相的。有可能为弛豫作用引起的发射过程。

5.  能否用固定，改变的方法来测量g及B？试推导出计算公式。

改变改变的方法来测量g及B，称为扫频的方法。

固定，改变直至时，得到g。并且此时。