实验三-驻波测量.pdf
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实验三 驻波测量 一、实验目的 掌握用等指示度法测量大、中驻波比的测量原理和方法。 掌握用功率衰减法测量任意驻波比的测量原理和方法。 2 二、实验原理 驻波比的概念 驻波测量是微波测量的最基本和最重要的内容之一，驻波比是其中一个重要的测量参数。 电压驻波比是传输线中电场最大值与最小值之比，表示为: E max S E min 3 二、实验原理(续) 驻波比的测量方法 直接法【参考实验三】 等指示度法 功率衰减法 节点偏移法(S曲线法)【参考实验讲义第二篇实验三】 4 二、实验原理(续) 驻波比的测量方法 等指示度法测驻波比的特点 • 特点： • 适合于测量大、中驻波比。 • 当待测器件驻波比大于5时，驻波波腹和波节的幅值相差很大。 因而使晶体检波输入处于不同的检波律。这样用直接法测量驻波 比会带来较大的误差。 • 等指示度法是采用测量驻波波节点附近驻波分布规律来进行驻波 比测量的方法。 5 二、实验原理(续) 驻波比的测量方法 等指示度法测驻波比的原理 • 原理： • 测量驻波波节点两边的检波指示值 为两倍波节点检波指示值所对应点之间 的间距W=｜d1-d2｜。 • 当检波器的检波律是平方检波时， 负载的驻波比可以按下式作近似计算： S 1 1 sin 2 ( w ) g • 当S较大时 , 很小，公式简化为： • 精确测量出波导波长λg和W就可以计算出负载的驻波比。 g sin( w ) g S w 6 二、实验原理(续) 驻波比的测量方法 等指示度法测驻波比的步骤： • 测量线终端接短路板，用交叉读数法测量波导波长。 • 在测量线的辅助固定装置上安装百分表，并调整百分表的可测 量范围，使测量线探针在波节点两边移动时都能在百分表的测 量范围内。 • 调整波节点的指法值，然后分别在波节点的两边找到2倍波节 点指示值的点，并在百分表上读出刻度值。 • 计算出两个2倍等指示点之间的间距W。 • 利用公式计算驻波比。 7 二、实验原理(续) 驻波比的测量方法 功率衰减法测驻波比的特点和原理 • 特点： • 适用于大、中、小驻波比的测量,方法操作简单、测量准确。 • 测量精度与晶体检波器的检波律没有关系，主要取决于衰减器的 校正误差和系统的匹配状况。 • 原理： • 通过改变精密衰减器的衰减量，使探针位于驻波波节点时和探针 位于驻波波腹点时的检波指示值相同，从而根据在波节点时和波 腹点时精密衰减器所对应的衰减量（角度查表换算成分贝数） Amin,Amax；运用如下公式就可计算得到负载的驻波比。 S 10 A max A min 20 8 二、实验原理(续) 驻波比的测量方法 功率衰减法测驻波比的步骤： • 首先将精密衰减器的衰减量置于0分贝（角度对应为0），即 Amin=0。 • 将测量线探针移到波节点的位置，调节系统中的衰减大小，使 此时选频放大器的指示值合适，记录此时选频放大器的指示值。 • 接着先将精密衰减器的衰减置于最大值（角度最大），然后将 指针移到波腹点，再逐渐减小精密衰减器的衰减量，使选频放 大器的指示值与波节点时相同，记录此时精密衰减器的衰减角 度，并查表得出衰减分贝数Amax。 • 最后由公式计算得到负载的驻波比。 9 二、实验原理(续) 实验系统框图： 10 三、实验内容和步骤 系统调整： 使信号源工作于内方波调制状态，信号源频率调整到9370MHz，使系 统处于较佳的工作状态。 要使检波器处于平方律检波状态，将选放增益放在50分贝档，选放指 示电流大于2/3量程。 参数测量： 用交叉读数法测量波导波长，测量三次，取平均值。 用等指示度法测量单螺调配器加匹配负载的驻波比：测量线终端接上单 螺调配器加匹配负载，单螺钉深度约7mm(S>5)，移动测量线探针至波节点位 置，调整衰减器的衰减量，使选频放大器的指示刻度小于1/2量程；然后缓慢 移动测量线探针至选频放大器指示值为2倍指示刻度的两个等指示度点，应用 测量线标尺及百分表读取这两个等指示度点所对应的位置d1、d2，重复测量 三次，取平均值，记录数据于下表。 11 三、实验内容和步骤 等指示度法测驻波比的数据记录表 d d11 d12 d21 d22 d31 d32 W w w 12 三、实验内容和步骤(续) 参数测量： 用功率衰减法测量单螺调配器加匹配负载的驻波比： • • 保持负载不变，移动测量线探针至波节点位置，将精密衰减器 的衰减量置为0db（即角度为0），通过调整衰减大小，尽量使 选频放大器指示大于2/3量程，记录选频放大器的指示值及精密 衰减器的衰减量Amin； 将精密衰减器的衰减量置于最大（角度最大），将指针移到波 腹点，然后逐渐减小精密衰减器的衰减量，使探针位于波腹点 时选频放大器的指示值与在波节点时相同,记录精密衰减器上的 角度值，查表得出衰减分贝数Amax。 13 四、数据处理 根据测量数据用等指示度法计算公式计算负载的驻波比。 根据测量数据用功率衰减法计算公式计算负载的驻波比。 分析产生误差的主要来源。 14 五、思考题 1. 试述直接法、等指示度法及功率衰减法测量电压驻波比的特点。 2. 在测量单螺钉的驻波比时，为什么要在单螺钉的后面接上匹配负载？ 3. 等指法度法测量W，λg时，要减小测量误差，应如何操作？ 15