内蒙古工业大学信息工程学院

实 验 报 告

课程名称：微波技术                              

实验名称：衰减的测量                    

实验类型： 验证性■ 综合性□设计性□

实验室名称：通信与控制基础实验室         

  成绩：         

实验日期：2014年5月8日           

实验二、衰减的测量

一、    实验目的

1.   熟练掌握用平方律检波法与高频替代法测量衰减量的技术；

2.   了解定向耦合器的参数及其衰减的测量方法。

二、    实验原理

1.   参考前述章节中电源方向驻波系数测量及衰减测量的有关部分。

2.   定向耦合器是一种很有用的微波元件，它具有在一定方向上耦合电磁能量的特性，因而可用作精密分功率器，微波反射计等，在功率监视系统、大功率设备中更是不可缺少的器件。

定向耦合器的种类很多，其结构示意图如下：

 

能量从主波导输入端输入，其中一部分通过主波导到主波导输出端，另一部分通过耦合结构到辅波导。辅波导中向左传输的能量由于它的定向性而相互抵消，剩余部分为终端负载所吸收；向右部分通向辅波导输出端。

定向耦合器主要参量有：

1)   耦合系数也称过渡衰减，表示能量从主波导耦合到辅波导的大小，如图所示。P_i表示主波导输入能量；P_a为耦合到辅波导输出端能量，则用分贝表示的耦合系数C定义为：        

 

2)   方向系数亦称方向性，表示定向性能的好坏，如图中到达辅波导反向端的能量P_B越小，定向性越好。用分贝表示的方向系数D定义为：

3)   输入驻波系数，为主、辅波导输出端均外接匹配负载时，输入端的驻波系数；

4)   频带宽度，为耦合度、方向性及输入驻波系数都满足技术指标要求时的工作频带宽度。

三、    实验装置

YM1123标准信号发生器，GX2B小功率计，YM3892选频放大器，TC2b波导型测量线，（TS7厘米波导精密衰减器，PX16直读式频率计），BD20-A三厘米波导系统，BD20-A定向耦合器，探头若干。

四、    实验内容与步骤

用替代法测量衰减,以定向耦合器为被测器件

1)  测量所用的信号源输出频率不变，功率输出幅度不变,接好测量系统。

2)  先不接被测器件，将TS7精密衰减调到衰减较大的位置AdB，改变YM3892选频放大器增益使之较大的显示，并确定一指示值记下TS7精密衰减器的读数度数，并查表得到A的dB数。

3)  接上被测件，将TS7精密衰减器的衰减调小，调到原定的YM3892选频放大器的指示值，要注意的是，二次转动TS7的衰减旋钮方向要一致，要消除回差引起的误差，再一次记下TS7精密衰减器的读数，查表得到B的dB数。于是就求得衰减量。

系统连接图:

实验数据:

选频放大器示数为32.5dB,A=6.96°，B=7.49°，经查表得A=12.6dB B=14.3dB，衰减量=|A-B|=1.7dB

五、    思考与讨论

1.   测量辅波导输出功率时，为什么主波导后面一定要接上匹配负载？若负载端失配，对方向性测量会产生极大影响，分析一下为什么？

在微波系统中,匹配负载影响传输效率,功率容量与稳定性问题, 若负载端失配,关系到系统误差和测量精度

2.   分析实验中所用方法测量所得结果，你认为引起误差的原因是什么？应如何减小测量误差？可能的话，在实验中试一下。

实验仪器的老化，读数的不准确，仪器连接不紧密导致微波泄漏，导致误差的产生；连接仪器时尽量细心，采用测量多组值取平均值的方法减小误差。

第二篇：微波基本参量测量实验报告

浙江师范大学实验报告

实验名称   微波基本参量测量  班级 物理092  姓名 阮柳晖  学号 09180229

同组人 任亚萍  实验日期    11/10/24       室温         /       气温      /   

                                                        

微波基本参量测量

摘要：微波系统中最基本的参数有频率、驻波比、功率等。本实验通过了解电磁波在规则波导内传播的特点，各种常用元器件及仪器的结构原理和使用方法，运用微波测量的基本技术，对微波的频率、驻波比、功率进行测量。

关键词：频率  功率   驻波比  阻抗

引言：微波成为一门技术科学，开始于20世纪30年代。微波技术的形成以波导管的实际应用为其标志。微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。微波的最重要应用是雷达和通信。微波与其他学科互相渗透而形成若干重要的边缘学科，其中如微波天文学、微波气象学、微波波谱学、量子电动力学、微波半导体电子学、微波超导电子学等。其应用及涉及领域仍在不断扩大。

   正是由于微波的重要科技地位，学习其基础知识及工作原理等变得至关重要。

正文：

一、实验原理

微波介绍：

微波及似声似光性

微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。

微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热，微波炉就是利用这一特点制成的，而对金属类东西，则会反射微波。

微波波长很短，比地球上的一般物体（如飞机，舰船，汽车建筑物等）尺寸相对要小得多。使得微波的特点与几何光学相似，即所谓的似光性。因此使用微波工作，能使电路元件尺寸减小，使系统更加紧凑；可以制成体积小，波束窄方向性很强，增益很高的天线系统，接受来自地面或空间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体方位和距离，分析目标特征。

由于微波波长与物体（实验室中无线设备）的尺寸有相同的量级，使得微波的特点又与声波相似，即所谓的似声性。

实验内容:

1、微波频率的测量

频率的测量是微波测量技术中的一个重要方面。本实验将采用直接测量法。使用外差式频率计或是数字微波频率计就能直接读出频率的数值。亦可以使用吸收式空腔波长计，利用空腔做为谐振系统，并通过机械装置进行调谐。当吸收式波长计的腔体被调节到谐振点时，输入到指示器的功率最小。此时即可由波长计中的螺旋测微计的读数D，通过D～f曲线查出被测的微波频率。本实验就是使用这种方法作为直接测量的。

2、功率的测量

微波功率是表征微波信号强弱的一个物理量，通常采用替代或比较的方法进行测量。也就是将微波功率借助于能量转换器，转换成易于测量的低频或直流物理量，来实现微波功率的测量。下图为测量功率的电路连接。实验中将波导开关旋至功率计通路，用功率计可测得绝对功率值。

3、驻波比的测量

关于驻波比，定义为波导中驻波极大值点与驻波极小值点的电场之比。

其中Emax和Emin分别表示波导中驻波极大值点与驻波极小值点的电场强度。

　　使用驻波测量线进行测量时，要考虑探针在开槽波导管内有适当的穿伸度，探针穿伸度一般取波导窄边宽度的5%~10%。实验前应注意驻波测量线的调谐，使其既有最佳灵敏度，又使探针对微波通路的影响降至最低。一般是将测量线终端短接，形成纯驻波场。移动探针置于波节点，调节测量线，使得波节点位置的检波电流最大，反复进行多次。

由于终端负载不同，驻波比s也有大中小之分。因此驻波比测量的首要问题是，根据驻

                                 

矩形波导测量线

波极值点所对应的检波电流，粗略估计驻波比s的大小。在此基础上，再作进一步的精确测定：

（1）小驻波比的测量

在这种情况下，驻波波腹和波节都不尖锐，因此要多测几个驻波波节和波腹，按下式计算S的平均值：

当检波晶体管满足平方检波律时，则

                  

（2）中驻波比的测量

此时只需测一个驻波腹和一个驻波节，按下式计算即可：

                                                

（3）大驻波比的测量

波腹振幅与波节振幅的差别很大，测量线不能同时测量波腹和波节，此时可以用二倍极小功率法进行测量。利用探针测量极小点两旁，功率为极小功率二倍的两点的距离W，波导波长λ_g，可按下式计算驻波比：

二、实验仪器

DH1121C型三厘米固态信号源、DH364A00型三厘米波导测量线、隔离器、DH4861B型厘米波功率计、DH388A0型选频放大器、DH406A0型微波实验系统、衰减器、频率计、检流计(示波器)

几种仪器介绍：

1、波导管

波导管是一种空心的、内壁十分光洁的金属导管或内敷金属的管子。波导管用来传送超高频电磁波，通过它脉冲信号可以以极小的损耗被传送到目的地，波导管内径的大小因所传输信号的波长而异，多用于厘米波及毫米波的无线电通讯、雷达、导航等无线电领域。

波导管的功率容量大，损耗小，特别适用于大功率微波系统，常见的有矩形波导和圆波导两种，本实验室用矩形波导管。

2、谐振腔

用于微波波段的谐振电路，通常是在波导的两端用导电板短路而构成的封闭腔体。电磁场被限制在腔内，没有辐射损耗，谐振腔的品质因数Q值较高。但是由于要与不同频率的微波发生谐振，即需要改变频率，那么必须改变谐振腔的尺寸，进而影响到谐振腔的品质因数Q。

在理想的无耗谐振腔内，任何电磁扰动一旦发生就永不停歇。当扰动频率恰使腔内的平均电能和平均磁能相等时便发生谐振，这个频率称为谐振频率。而谐振腔的主要参数就是谐振频率f和品质因数Q。

3、功率计

功率计由功率探头和指示器两部分组成，功率探头是一个依据能量守恒定律，将微波功率线性地装换成直流电压的换能器。指示器是一台高增益、低噪音的直流电压放大器，放大功率探头提供的微弱信号，用数字电压显示功率值。

功率探头是利用热电效应将射频功率线性地装换成热电势输出。其中的射频直流转换部分：主要是由热元件及匹配的散元件组成，热电元件采用真空镀膜技术，在介质薄膜上形成热电偶堆，在同轴结构的电磁场中，它既是终端的吸收负载，又是热电转换元件，电磁波从同轴传输线部分输出，消耗在热元件上使热电堆上两个热点节的温度上升，产生与所加射频能量成正比的热电动势，该电势送入指示器进行放大，做读数指示。

三、实验数据及处理

1、频率测量

2、功率测量

。

3、驻波比的测量

各端反射点

1端：据实验观察，为大驻波比。

可得：ρ₁=λg/πd=88.331

2端：据实验观察，为小驻波比。

参数： 1、输入电压： ×1    2、频率（HZ）： 5K   3、量程：×10

=30.13uv                  =22.83uv

可得：ρ₂=（U_MAX/U_MIN ）^1/2 =1.148

3端：据实验观察，为小驻波比。

可得：ρ₃=（U_MAX/U_MIN ）^1/2 =3.693

4端：据实验观察，为大驻波比。

参数： 1、输入电压：×1    2、频率（HZ）： 5K   3、量程： ×10

可得：ρ₄=λg/πd=15.816

四、实验总结

本实验使我了解微波的相关特性，测量微波基本参量的重要性以及测量参量的相关方法。本实验有诸多不合理之处尚待改进：（一）测频率时，谐振腔读数对应的微波频率经由查表获得，既不方便，又难以消除客观存在的误差，不能完全显示其真实性。（二）测功率，在此实验中有重要意义，但是，实验结果中难以体现，有一个问题就是难以体现其准确性，没有标准值对照。（三）驻波比测量，其中碰到大驻波比的时候，测d，由于其值很小，微调难度很大，表现为人为误差非常大，并会对实验仪器产生负面影响，应当改进。

斯老师的指导对我而言受益匪浅，测大驻波比及讲解功率探头工作原理都非常到位，甚为感谢。