微波参数测量实验

微波参数测量实验

一．实验目的

１．了解各种微波器件

２．了解微波工作状态及传输特性

３．了解微波传输线场型特性

４．熟悉驻波、衰减、波长（频率）和功率的测量

５．学会测量微波介质材料的介电常数和损耗角正切值

二．实验设备

波导参数测量系统，包括微波信号源、波导测量线、选频放大器、可变衰减器、波长表、负载等

频率范围： 8600～9600MHz

波导标准：BJ100 （GB11450.2-89）

法兰盘型号：FB100

环境条件：按电子测量仪器环境试验总纲（GB6587.1-86）第二组标准

供电要求：试验用各种仪器均需用交流稳压电源

三．实验内容

3．1 驻波测量：

图三：功率衰减法连接框图

3.2.1按图三连接仪器，使系统正常工作，精密衰减器置于“零”衰减刻度。

3.2.2将测量线的探针调到驻波波节点，调节精密可变衰减器，使电表指示在80刻度附近，并记下该指示值。

3.2.3将测量线的探针调到驻波波腹点，并增加精密衰减器的衰减量，使电表指示恢复到上述指示值，读取精密衰减器刻度并换算出衰减量的分贝值A。被测驻波系数为：

3.3 频率测量（谐振腔法）：

3.3.1按图一所示的框图连接微波实验系统。

3.3.2将检波器及检波指示器接到被测件位置上。

3.3.3用波长表测出微波信号源的频率。旋转波长表的测微头，当波长表与被测频率谐振时，将出现吸收峰。反映在检波指示器上的指示是一跌落点，(参见图四）此时，读出波长表测微头的读数，再从波长表频率与刻度曲线上查出对应的频率。

检波指示器指示I

谐振点

波长表测微头刻度

3.4波导波长的测量：

图五：波导波长测量系统框图

3.4.1按图五连接测量系统。由于可变电抗的反射系数接近1，在测量线中入射波与反射波的叠加为接近纯驻波的图形，如图六所示，只要测得驻波相邻节点得位置L₁、L₂，由

，即可求得波导波长λg。

3.4.2 为了提高测量精度，在确定L₁，L₂时，可采用等指示度法测出最小点I_min对应的L（参看图六）,即可测出I₁（I₁略大于I_min），相对应的两个位置则：

同理：即可求得精度较高的λg 。

3.5 功率的测量

按图七连接仪器，使系统正常工作。注意：开机前将系统中的全部仪器必须可靠接地，否则，功率头极易烧毁。

3.5.1 相对功率测量：

波导开关旋至检波器通路，当检波器工作在平方率检波时，电表上的读数I与微波功率成正比：电流表的指示I∝P，即表示为相对功率。

3.5.2 绝对功率测量：

波导开关旋至功率计通路，用功率计可测得绝对功率值。

3.6 衰减的测量

定义：衰减量 dB

其中：P₁为匹配状态下的输入功率。

P₂为匹配状态下的输出功率。

3.6.1 直接测量法：按图八所示的框图连接微波系统，使微波信号源处于最佳工作状态。

接入被测器件前，调整调配器，使测量线上测得得检波部分为匹配状态，并从指示器上读得电流I₁。

接入被测器件后，从指示器上读得电流I₂。当检波器为平方律检波时：

3.6.2 高频替代法

被测器件接入前，调节精密可变衰减器至A₁，使指示器指示为I 。被测器件接入后，调节精密可变衰减器至A₂，使指示器指示仍为I 。被测器件的衰减量A=A₂-A₁，此法比直接测量法精确,其测试精度取决于衰减器的精度。

注意：进行衰减量测量时，被测器件应与测试系统匹配。

3.7介质ε及tgδ测试系统

使用步骤：

1．按图九连接测试系统，使信号源处于扫频工作状态。

2．在样品未插入腔内时，找出样品谐振腔的谐振频率。（即改变扫频信号源的扫频范围），从示波器观察谐振腔的谐振曲线，用波长表测量腔的谐振频率f₀（见图十）。注：精密衰减器需单独配备

利用波长表在示波器上形成的“缺口尖端”为标志点，测定示波器横轴的频标系数K（即单位长度所对应的频率范围，以兆赫/格表示）作法是：调节波长表，使吸收峰在示波器横向移动适当距离△L，由波长表读出相应的频率差值△f,则频标系数K=△f/△L,一般可以做到K=0.4兆赫/格,谐振曲线的半功率频宽 │f₁-f₂│ 可以由K和半功率点的距离│L₁-L₂│决定。

3. 在样品插入后，改变信号源的中心工作频率，使谐振腔处于谐振状态，再用上述方法测量的谐振频率f_s 和半功率频宽︱f’₁-f’₂︱。

4. 利用公式