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1、微波實驗項目 基礎實驗 （12 節(jié)課時） 實驗一 、系統(tǒng)調(diào)整，頻率檢查 實驗二、入g （波導波長）測量及入0 （空氣波長）的比較驗證 實驗三 、駐波比測量 實驗四 、調(diào)配技術 實驗五 、衰減測量 應用實驗 （16 節(jié)課時） 實驗六 、定向耦合器性能測量 實驗七、魔 T 特征測量 實驗八 、阻抗測量 實驗九 、檢波器特性校準 實驗十 、喇叭天線演示（水平波及垂直波指向圖） 輔助實驗 （4 節(jié)課時） 實驗十一 、 S 曲線小駐波測量（節(jié)點位移法） 實驗十二 、功率測量應用（功率比對法） YS30000系統(tǒng)實驗指導 1 # 微波測試系統(tǒng)基本連接圖

2、 # # r： 頻率計 F面 彎波導 晶體 檢波器 選頻 放大器 信號源 波導/同軸 調(diào)配器或 定向 可變 測量線 信號源 轉換器 波導隔離器 耦合器 衰減器 測量線 測量面 匹配負載］ 功率計 3厘米波導測試系統(tǒng) # # 實驗一、系統(tǒng)調(diào)整，頻率檢查 一、 實驗目的 1. 了解測試系統(tǒng)的組成及正確使用方法 2. 了解微波信號

3、源的工作方式和信號檢測 3. 對覆蓋3cm頻段的頻率用頻率計測量 二、 測試方法 1. 檢查儀器是否連接正確，參照基本系統(tǒng)連接方框圖 2. 開機檢查YS1123,頻率是否顯示正常，并調(diào)到 9.37GHz,工作狀態(tài) 須選擇在“等幅”或“方波”處，方波頻率是否在 1000Hz處（系統(tǒng) 若使用YS1124信號發(fā)生器時，只要打開YS1124電源后，并按動“選 擇”鍵，面板方波燈亮起即可）。 功率調(diào)節(jié)至“ 1dB”處。工作狀態(tài)鎖定在“方波”處。 3. 將YS3892選頻放大器增益放大選擇位置調(diào)至 50dB處，頻率微調(diào)使 表針最大，并調(diào)諧TC26的探頭，能在YS3892表頭讀數(shù)最大。若表

4、 針超過刻度可調(diào)節(jié)增益電位器減小指示，或將放大選擇調(diào)至 40dB 處。 4. 移動TC26探針平臺，可觀察到從大到小及從小到大的周期變化系統(tǒng) 即處于正常狀態(tài)。 5?此時調(diào)節(jié)增益電位器使表針處于滿刻度處， 旋轉PX16上的黑蓋，在 9.3?9.4處放慢旋轉動作，會有一個明顯表針跌落，該跌落處即是實 際頻率點。觀察二條紅色滑標與豎紅線的交叉點“工”處，正確讀 出刻度值。 6.為鞏固知識，可選擇在 9GHz、10 GHz、11 GHz、12 GHz再重復上 述步驟，讀取各實際頻率并作記錄。 f (GHz) 9 GHz 10 GHz 11 GHz 12 GHz Y S1123顯

5、示值 PX16實際值 7.完成上述測試及記錄后，再恢復到9.37 GHz處，以便進行其他實驗 實驗二、入g （波導波長）測量及與入o （空氣波長）的關系 3 系統(tǒng)連接圖: 4 # 一、實驗目的: 1. 了解測量線的調(diào)整及使用方法 2. 比較在波導中波傳輸及空氣中傳輸?shù)牟煌?，深化微波特? 、測試方法: 1. 在TC26上連接短路板，使系統(tǒng)處于全反射狀態(tài)。 2. 找出一個波節(jié)點(將YS3892的“放大選擇”逐步調(diào)至60dB處)；使節(jié) 點特征相當明顯，該波節(jié)點的讀數(shù)為Dmini記下刻度值

6、，再移動TC26探 針座找出另一個波節(jié)點Dmin2 (此時可關小YS3892 “放大選擇”開關調(diào) 至50或40dB,以便尋找Dmin2)同樣在標尺上讀出刻度值。 3. Dmin2 — Dmin1為二個波節(jié)點的距離長度，根據(jù)原理確認為半波長。 4. 則入 g= 2 (D min2 — Dmini ) 即：，— ’。 入0 空氣波長 G _ _(2a) a 22.86mm 假設：f = 10 GHz 貝卩。二; 入 o = 3cm 而實際入g = 3.9735cm約為4cm 5.為強化概念，可進行下列測量及計算 f (GHz) 9.37 GHz 10 GHz 11

7、 GHz 12 GHz 入 o (cm) # 入 g (cm) 實驗三、駐波測量 一、 實驗目的： 1. 了解系統(tǒng)不匹配狀態(tài)下，駐波量值測試（用測量線） 2. 掌握等指示度法（交叉讀數(shù)法）技巧 二、 測試方法： 1. 大駐波比測試 系統(tǒng)連接圖： TC26 + 短路板 測試方法 （1） 在TC26上連接短路板，架上百分表附件，信號源頻率調(diào)至 9.37 GHz,或 10 GHz 處。 （2） 調(diào)整系統(tǒng)并找出波節(jié)點，此時盡可能開大YS3892增益至60dB處， 在接近波 節(jié)點時，找出最靠近波節(jié)點

8、的一個讀數(shù)，例如在YS3892 表頭刻度100處，將百分表頂上動作，轉動百分表外圈調(diào)節(jié)至“ 0” 刻度，再慢慢移動TC26探針座過了真正的節(jié)點（最小指示）后再 重新回到YS3892表頭刻度100處，此時記錄百分表讀數(shù)，此讀數(shù) 注：以上方法有二種稱謂: a. 等指示讀法 b. 兩倍最小法 c. 交叉讀數(shù)法 2. 中駐波比測試 系統(tǒng)連接圖： (1) 當駐波小于5時可直接在YS3892選頻放大器上測出量值，表頭 上有一個經(jīng)過換算的駐波比刻度。 (2) 按上述方法連接后，找出波腹點，調(diào)節(jié) YS3892增益電位器使表 頭滿刻度，即駐波為“ 1”時，移動探針座至波節(jié)點，即讀

9、數(shù)最 小時，即可直接在表頭駐波比刻度中讀出駐波比量值。若駐波節(jié) 點指示已超過“ 4”范圍，可將“放大選擇”增益增加 10dB，可 直讀Sv 10范圍內(nèi)的量值。 3. 小駐波比測試 系統(tǒng)連接圖： I TC26 匹配負載 (1)方法同上，實際上上述方法是在完全匹配狀況下， 有意串接上容性 膜片、感性膜片，破壞傳輸場結構，增大駐波比，因此當這些因素 排除后，駐波就變得非常小 (2)測量時因波腹、波節(jié)不敏感，所以需要仔細認定波腹位置，然后正 確讀出波節(jié)處的駐波刻度(小駐波比測試最好用節(jié)點位移法， 將另 作介紹)。 實驗四、調(diào)配技術 系統(tǒng)連接圖: 方法一、 TC

10、26 單螺調(diào)配器 或E-HT調(diào)配器 匹配負載 容性膜片 Lo Co 感性膜片 TC26 入 波導檢波器 方法二 一、實驗目的: 1. 掌握調(diào)匹配的基本原理和方法 2. 提高調(diào)匹配的操作技巧 二、測試方法： 1．利用單螺調(diào)配器或雙路（ E－HT ）調(diào)配器（方法 1）將已破壞的匹配 狀態(tài)，例如串接Lo （感性膜片）的合成駐波S~ 1.9或串接Co （容性膜 片）的合成駐波S~ 1.3通過調(diào)節(jié)滑座位置（改變相移）及調(diào)節(jié)指針深度 （改變導納），使駐波比Sv 1.1即可。方法為一邊調(diào)節(jié)，一邊觀察YS3892 選頻放大器的表頭指針在處于波節(jié)點位置時，不斷向指示大的方向移 動

11、，原則上相移變化較為明顯，導納變化作為輔助修正，在此過程中也 要移動 TC26 探頭滑座在節(jié)點位置附近反復觀察。有時效果相反，則不 斷修正原先調(diào)配器的動作，直到滿足 Sv1.1 甚至 Sv1.05。 2 檢波器本身就帶有短路活塞及調(diào)諧螺釘?shù)膯味丝谠?，方?2 該器件 調(diào)配的難度大大超過第一種方法，只有熟練掌握第一種方法的基礎上才 能開展第二種方法操作。 （提示：波導檢波器 Q9 輸出孔相反方向的那個 調(diào)諧螺釘最為敏感，與短路活塞連動，將波幅、波節(jié)間的擺動越調(diào)越窄 最終達到Sv 1.1甚至Sv 1.05，即達到實驗目的）。 實驗五、衰減測量 一、 實驗目的： 1. 掌握用平方律檢波法測

12、量衰減量 2. 熟練應用調(diào)配技術，將檢波器駐波比 S小于1.1 二、 測試方法 連接方框圖: （1） 用已調(diào)配好（Sv 1.1）的波導檢波器接在TC26測量端，輸出信號 連接在YS3892上。 （2） 將波導可變衰減器刻度置于零位（逆時針方向退到“ 0”刻度） （3） 調(diào)節(jié)丫S3892增益電位器使表頭指針置于分貝刻度 0dB處，“放大 選擇”置于30 dB或40 dB檔，若信號偏小可調(diào)節(jié)YS1123功率輸 出，滿足測試要求。 （4） 根據(jù)波導可變衰減器的（衰減值/刻度）對照曲線表所列刻度值分 別旋至相應位置，可分別在 YS3892選頻放大器的dB值刻度線上 讀出相應的衰減

13、量值。若達不到 10dB刻度范圍時，可將 YS3892 “放大選擇”檔增大10 dB,（此時表頭指示dB值加上增加的dB 值，就是實際衰減量）依次類退可觀察 3dB?27dB全部量值。 （5） 注：盡可能讓檢波晶體管工作狀態(tài)處于平方律檢波范圍內(nèi)， （即 丫S3892選頻放大器的“放大選擇”檔dB值控制在40?60范圍內(nèi)） 這樣讀數(shù)可保持較好線性。 實驗六、定向偶合器性能測量 一、實驗目的 1. 運用已掌握平方律檢波法來測量衰減量。 2. 了解定向耦合器的基本參數(shù)：耦合度（C）、方向性（D）及主輔線駐 10 波比 、連接方框圖： (1) 主線駐波測量：S< 1.25

14、去 YS3892 1 ■ 匹配負載 或檢波器 (已調(diào) S<1.10) 選頻放大器 1 k | | 1 1 1 1 TC26 1 k = — 匹配負載 測量線1 1 — 1 \ \ (2) 副線駐波測量：S< 1.25 (3) 基礎(初始)量測定 匹配負載 1 1 TC26 1 1 一 一 檢波器 測量線 }— 1

15、 (已調(diào) S<1.10) 1 1 k 去 YS3892 (4) 測耦合度(正接)C?22dB ( 2dB) 12 （5） 測方向性（反接）A > 37dB TC2

16、6 測量線 檢波器 （已調(diào) S<1.10） 去YS3892 選頻放大器 1 1 -1_ 匹配負載 Li iu 該讀數(shù)值為耦合度加 上方向性:A=C+D 即22dB+15dB 匕懈嗣0（微波電子技響限公吋 — t. 二、測試方法 第（1）、（2）項駐波比測量，可按照已學的駐波基礎測試方法，用 測量線找出波腹、波節(jié)，通過調(diào)節(jié)選頻放大器的增益調(diào)節(jié)旋鈕使波腹點 處于駐波刻度值“ T位置（即正好滿刻度），再移動測量線調(diào)到波節(jié)點， 直讀駐波刻度量值，就是所測定向耦合器的主、副線駐波比。第（ 3）項 是尋找基準零電平值，調(diào)節(jié)功率使選頻放大器的放大增益

17、值處于 30dB 檔，表頭指針對準OdB刻度（也是滿度值，但此時觀察第三行的分貝刻 度），保持選頻放大器所有調(diào)節(jié)旋鈕不動， 建立基準OdB值，此時可進行 第（4）、（ 5）項測試，請按連接方框圖所示正確位置接上被測定向耦合 器，可直接從dB刻度上讀出相應量值，驗證定向耦合器的二項關鍵指標， 當在表頭上觀察不到相應刻度， 可調(diào)節(jié)選頻放大器面板上的步進、 放大、 增益，依次調(diào)到40dB?60dB檔，直至可讀dB值，將此值再加上已放大 的值，即為真正的量值。 例如：7dB （表頭值）+30dB （已放大倍率）=37dB 提示：在整個測試過程中，切勿變動已調(diào)配的檢波器，以免影響測試

18、結果。 實驗七、“魔T”特征測量 魔 T 是一個混合型接頭也叫邊出口型或者 E-H 型 T 型接頭。在圖示 H臂（臂1）和主波管（臂2和臂3）形成一個H平面T型接頭。E臂（臂 4）和主波導形成一個E平面T型接頭。故又稱雙T,是一個互易互損耗 四端口 S矩陣可證明，只要1.4臂同時得到匹配，只2、3臂也自動獲得 正配，反之亦然。 E 臂和 H 臂之間固有隔離。 反向臂 2、 3 之間彼此隔離， 即從任一臂輸入信號都不能從對臂輸出，只能從旁臂輸出。信號從 H 臂 輸入，同相分給 2、 3 臂， E 臂輸入則反相等分給 2、 3 臂，由于互易性 原理，若信號從反向臂 2、 3 同相輸入，則 E

19、 臂得到它們的差信號， H 臂 得到它們的和信號。反之 2、 3 臂反相輸入，則 E 臂得到和信號， H 臂得 到差信號。 當輸出的微波信號進入魔 T 的 H 臂（ 1 臂），同相等分給 2、 3 臂， 而不能進入 E 臂（ 4 臂）。 一、 實驗目的 驗證魔 T 的 H 臂輸入功率后等分 2、 3 臂，而與 E 臂隔離的特征。 二、連接方框圖： 13 （1）初始電平校正 TC26 測量線 檢波器 （已調(diào) S< 1.10） 去 YS3892 選頻放大器 （2）半功率（3dB衰減） （3）半功率（3dB衰減） 檢波器 （已調(diào) SW1.10） 去YS3892

20、 選頻放大器 （4）隔離度（D>28dB） 選頻放大器 檢波器 (E) (已調(diào) SW1.10) 臂4 臂3 臂2 臂1 (H 匹 1配負載 C TC26 ——1 (J 測量線 匹配負載 連接圖為起始電平校正狀態(tài) 二、測試方法: 先在YS3892選頻放大器尋找基準零電

21、平（方法同上），增益檔位調(diào)到 30dB處，調(diào)節(jié)增益旋鈕使表針滿刻度（第三行的分貝刻度“ 0” dB），然后 接上被測魔T的H臂1端，分別測量對稱雙臂第2端及第3端，可觀察到 指針均跌至一半左右（即3dB刻度處），驗證魔T的功分功能，然后將第1 端與第4端調(diào)換，輸出指示很小，開大選頻放大器增益檔位，約在 50dB 處可觀察到表頭指針落在刻度范圍內(nèi)，將兩者相加即得： D > 28dB。 提示：當測隔離度時臂2或臂3可能與臺面距離過長，可在TC26測量端處連接 上E面彎波導。 實驗八、阻抗測量（歸一化阻抗測試實例） 一、實驗目的 1. 了解微波電磁場的矢量概念 2. 掌握Smith園圖

22、的使用方法。 二、 系統(tǒng)連接：測量線的測量端接上短路板。 三、 測量方法 1、先測出g （波導波長）：兩節(jié)點間距為 半波長（利用二倍最小法，也稱為交 叉讀數(shù)法，也稱等指示度法）。 眾所周知：g =2（ D min2 — D minj 假設：? : 9.37GHz,測出■ g 44.70mm , 即: 2 ( 183.55— 161.20) = 44.70mm 2、確定參考面的刻度值： ① 測量線探頭座移到中間位置。 ② 測量線輸出端仍接上短路板。 60dB檔處），記下標尺位置 161.20mm” ③ 找出波節(jié)點（盡可能開大選頻放大器增益 測量連接圖及容性膜片和感性膜片

23、 3、測量容性膜片+匹配負載的歸一化阻抗: ① 拆下短路板，連接上 容性片+匹配負載 （此時起始刻度值：161.20mm） ② 調(diào)節(jié)測量線探頭座，向負載方向移動，找出波節(jié)點（指示最小處），讀出 標尺“ 143.00mm”，記下此讀數(shù)。 ③ 測出容性片+匹配負載的駐波比 1.3。 ④ 按原理標出阻抗園圖移位值： =2 =竺:0.41 扎 g 44.7 〔d= 161.20- 143.00= 18.2mm （節(jié)點移位值）1 ⑤ 將阻抗園圖標尺逆時針對在 0.41處，在標尺K刻度線上找出S= 1.3處 的交集點，讀出實軸值0.88,虛軸值0.2，得出Z = 0.88-j0.2 （

24、歸一化阻抗）。 4、測容（感）性膜片連接匹配負載的歸一化阻抗： ① 在測量線中間的位置找出波節(jié)點（此時接上短路板） ，記下標尺的位置 “ 161.20mm”。 ② 拆下短路板，連接上感性片+匹配負載。 ③ 調(diào)節(jié)測量線探頭座，向信號源方向移 動，找出波節(jié)點（指示最小處），讀出 標尺值“ 156.60mm”。 ④ 測出感性片+匹配負載的駐波比 1.9 ⑤ 按原理：標出阻抗園圖移位值： =—=亠色 0.103 丸 g 44.70 I.d= 161.20 — 156.60=4.6mm （節(jié)點移位值）1 ⑥ 將阻抗園圖標尺順時針對在0.103處，在標尺K刻度上找出S= 1.9處

25、的 交集點，讀出實軸值0.7,虛軸值0.45，得出~ = 0.7+ j0.45 （歸一化阻抗）。 R Sr 0 A d 入g R=co j x R-jX R+jX 實驗九、檢波器特性校準 系統(tǒng)連接圖: YS3892 一、實驗目的 1. TC26測量線中含的檢波器對測量結果影響很大，檢波器只有滿足 n =2 （檢波率）時，才符合平方律的線性變化。 2. 通過入g/4波長的距離，從波節(jié)到波腹過程中檢波律測定， 達到 s = ? Imax目標值。 V Im in 二、測試方法 1. 根據(jù)實驗二的方法，先測出入g,然后平均分割電場強

26、度 0?1.0的 10個測試點，見表： 2. 在TC26中間位置先找出一個波腹點，調(diào)整YS3892選頻放大器的增 益電位器，使表頭滿刻度，按算出的L位置記錄相對應的電流值（滿 22 刻度值為1000）并繪制曲線 電場強度 1 ? 2兀 |sin —| L ( mm) 電流 電場強度 1 ? 2兀 | sin——| 扎g L (mm) 電流 0.0 0.0= 0.6 入 g/9.8= 0.1 入 g/63.0= 0.7 入 g/8.1 = 0.2 入 g/31.3= 0.8 入 g/6.8= 0.3 入 g/2

27、0.6= 0.9 入 g/5.6= 0.4 入 g/12.0= 1.0 入 g/4.0= 0.5 入 g/9.8= U 檢波校正曲線 —―—* * ■ * ? * ? * ?—E 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 實驗十、喇叭天線演示（天線水平波指向圖及垂直波指向圖） 器件：①YS30103角錐天線2只 ② 波導/同軸轉換器1只 ③ L16-50JJ高性能電纜（1米）1根 ④ Q9-JJ信號電纜（5米）1根 連接方框圖: 3米 I 3匝米 V. YS3010

28、3 去YS3892 5米信號電纜 選頻放大器 TJ8-4 檢波器 高度大于1米 1米電纜 波導/同軸 轉換器 TC26 測量線 測試方法: 按圖示連接好測試系統(tǒng)，兩天線的 E面垂直于地面（圖示為 H面，可 調(diào)整到E面），同一高度不低于1米（理論值大于0.5米），兩天線間距為3 米（理論值2.81米），兩天線盡可能保持同一軸線上，四周避免大面積金屬 反射物，以免影響測試及傷害人身。兩天線支架、水平位置刻度及垂直位 置刻度都指示為“ 0”標記保持不變，觀察 YS3892選頻放大器指示值最大 （適當調(diào)整天線角度），一般選擇為40dB檔，調(diào)節(jié)增益電位器至滿刻度，

29、 即“ 0dB”處，因為兩天線全對稱放置，接收天線保持不變（有檢波器的那 端），發(fā)射天線左方向移動，每隔2記一檔數(shù)據(jù)，直至超過20為止，接 下來歸0后向右轉動，每隔2記下數(shù)據(jù)，直至20。為止。將所記電平變 化記錄表格內(nèi)，將表格數(shù)填入坐標圖內(nèi)，得出水平波方向圖，依此類推， 固定天線水平標尺的0刻度，將天線上、下角度標尺轉動 20,也同樣 繪出垂直波方向圖，由此而建立角錐天線的主辨天線指向圖 角度 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 接收電平(dB) 角度 0 2 4 6 8

30、 10 12 14 16 18 20 接收電平(dB) 20 小結： 本微波測量系統(tǒng)的實驗介紹的內(nèi)容由基礎實驗和應用實驗 兩部分組成，其課時約8 — 28節(jié)，是有關微波課程傳輸場理論, 也是微波專業(yè)必須掌握的基本知識。而第二類實驗是測量應用 類實驗，可滿足不同專業(yè)不同學校的需求，隨意增減，更符合 高校教學需求。因本公司是制造企業(yè)，所編講義多有不妥之處, 懇請各位專家批評指正。 上海亞順微波電子技術有限公司 天線指向示意圖(坐標值軌跡) 注：若有需要也可以進行 ① 天線增益測試 ② 天線駐波比測試 -15dB -12dB 9dB -6dB 、、丄 -3dB -20 、 天線 偏移角度 (原上海無線電二十六廠) 21