微波技术和天线实验报告(航大).doc

电磁场、微波测量
实验报告

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学号：
学院：电子信息工程学院

实验1 电磁喇叭天线特性测量

一、实验目的
研究电磁喇叭天线方向性图的测量方法以及天线的互易性原理。
二、实验仪器及装置图
1、三厘米固态信号源
2、喇叭天线
3、分度转台及支柱
4、微分表
三、实验原理
由于在通信、雷达等用途中，天线都处于它的远区，所以正确的测试天线的远区场辐射特性非常重要。天线参量是描述天线辐射特性的量，可用实验的方法测定。天线参量的测量是设计天线和调整天线的重要手段，其中最重要的是测量其辐射场幅值分布的方向性，其表征量是天线的方向函数及方向图。
四、实验内容及步骤
1、按图连接好装置。
2、整机机械调整:首先旋转工作平台使0度刻线与固定臂上只针对正，在转动活动臂使活动臂上的指针对正在工作平台180度刻线上。
3、固定被测天线，而把辅助天线沿以被测天线为中心，距离r为半径的圆周运动转动平台记录工作平台角度及微安表度数。

Yoz平面方向图的数据
逆时针转动
角度
180
177
174
171
168
165
162
159
156
153
150
147

微安
100
94
80
62
46
32
20
10
6
4
2
0
顺时针转动
角度
-180
-177
-174
-171
-168
-165
-162
-159
-156
-153
-150
-147

微安
100
96
92
80
60
44
26
18
10
6
4
2

逆时针转动

顺时针转动

Xoz平面方向图数据
逆时针转动
角度
180
177
174
171
168
165
162
159
156
153
150
147

微安
100
92
80
56
36
20
8
2
0
0
0
0
顺时针转动
角度
-180
-177
-174
-171
-168
-165
-162
-159
-156
-153
-150
-147

微安
100
96
88
70
52
30
12
4
2
0
0
0

逆时针转动

顺时针转动

实验2 电磁波参量的测量

一、实验目的
（1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如E、 H和 S 互相垂直。
（2）熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长，并确定电磁波的相位常数 和波速。
（3）了解电磁波的其他参量，如波阻抗等。
二、实验仪器
DH1211型3cm固态源1台
DH926A型电磁 波综合测试仪1套
XF-01选频放大器1台
PX-16型频率计
三、实验原理

两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同，它们相互干涉的结果，在传播路径上形成驻波分布。通过测定驻波场节点的分布，求得波长的值，由、得到电磁波的主要参数：、。

四、实验结果数据：
x1=37.67 x2=44.72 x3=53.59 x4=59.75
(x1+x2)/2=41.195
(x3+x4)/2=56.67
所以波长为（56.67-41.195）*2=30.95mm=3.095cm

实验3 微波工作波长的测量

一、实验目的
熟悉测量线的使用方法。
掌握工作波长测量的方法。
二、实验原理
1．测量系统的连接与调整
进行微波测量，首先必须正确连接与调整微波测试系统。图3－1示出实验室常用的微波测试系统，信号源通常位于左侧，待测元件接在右侧，以便于操作。连接系统平稳，各元件接头对准。晶体检波器输出引线应远离电源和输入线路，以免干扰。如果系统连接不当，将会影响测量精度，产生误差。

图3－1 微波测试系统
系统调整主要指信号源和测量线的调整以及晶体检波器的校准。信号源的调整包括振荡频率、功率电平及调制方式等。本实验讨论驻波测量线的调整和晶体检波器的校准。
2．测量线的调整及波长测量
（1）驻波测量线的调整
驻波测量线是微波系统的一种常用测量仪器，它在微波测量中用途很广，如测驻波、阻抗、相位、波长等。
测量线通常由一段开槽传输线，探头（耦合探针、探针的调谐腔体和输出指示）、传动装置三部分组成。由于耦合探针伸入传输线而引入不均匀性，其作用相当于在线上并联一个导纳，从而影响系统的工作状态。为了减小其影响，测试前必须仔细调整测量线。实验中测量线的调整一般包括选择合适的探针穿伸度、调谐探头和测定晶体检波特性。
探针电路的调谐方法：先使探针的穿伸度适当，通常取1.0～1.5mm。然后测量线终端接匹配负载，移动探针至测量线中间部位，调节探头活塞，直到输出指示最大。
（2）波长测量
用谐振式波长计测量。调谐波长计，使得指示器指针达到最大值，记录此时的波长计刻度，查表，确定波长计谐振频率，再根据，计算出信号源工作波长。
三、实验仪器及装置图

图3－4 测试装置图

四、实验内容及步骤
1．调整测量线
1.1 参照图3－4连接各微波元件。
1.2 测量线终端接晶体检波架，调整微波信号源使获得最佳方波调制输出功率。
1.3 调整测量线：（1）测量线终端接匹配负载，并将探头晶体检波输出端接选频放大器。（2）转动探头上部的调节螺母来调整探针插入深度，其读数由顶部标尺刻度指示（单位为mm）。插入深度取1～1.5mm。调谐探针回路（调银白色活塞），使指示器读数最大，再调谐检波回路（黑色活塞），使指示器读数最大。
2. 工作波长的测量

实验结果数据：工作频率为8.999MHZ

D11=94.5 D12=100.0 D21=118.9 D22=124.5
(D11+D12)/2=97.25
(D21+D22)/2=121.7
所以波长为(121.7-97.25)*2=48.9mm

实验4 电压驻波比的测量

一、实验目的
掌握测量大、中电压驻波比的方法。
二、实验原理
电压驻波比（简称驻波比）是传输线中电场最大值与最小值之比，表示为：
（4－1）
测量驻波比的方法及仪器很多，本实验讨论用驻波测量线，根据直接法，等指示度法测量大、中电压驻波比。
直接法
直接测量沿线驻波的最大和最小场强（参见图4－1），根据式（4－1）直接求出电压驻波比的方法称直接法。该方法适用于测量中、小驻波比。

图4－1 无耗线上的驻波图

等指示度法
等指示度法测量适用于大、中电压驻波比（）。如果被测件驻波比较大，驻波腹点和节点电平相差悬殊，因而测量最大点和最小点电平时，使晶体工作在不同的检波律，故若仍按直接法测量驻波比误差较大。等指示度法是测量驻波图形节点两旁附近的驻波分布规律，从而求得驻波比的方法，因此能克服直接法测量的缺点。

图4－2 等指示度法

功率衰减法
功率衰减法适用于任意驻波比的测量，它用精密可变衰减器测量驻波腹点和节点两个位置上的电平差，从而测出驻波比。
改变测量系统中精密可变衰减器的衰减量，使探针位于驻波腹点和节点时指示电表的读数相同，则驻波比可用下式计算：
（4－6）
式中，，分别为探针位于波腹和波节点时精密衰减器衰减量。
三、实验仪器及装置图
如图4－3所示。
四、实验内容及步骤
微波测试系统的调整
1.1 按图3－3检查测试系统，测量线终端接检波架，开启电源，预热各仪器。
1.2 按操作规程使信号源工作在方波调制状态，并获得最佳输出。
1.3 调整测量线，调整探针电路，检波电路，使测量线工作在最佳状态。调整输入功率电平，使晶体工作在平方律检波范围内。

图4－3 测试装置图
1.4 用直读式频率计测量工作频率，记录数据。
1.5 测量线终端接短路板，用交叉读数法测量两个相邻波节点位置，计算波导波长，重复五次，将数据记于表4－1中，取平均值作为。

用直接法测量开口波导及单螺钉的电压驻波比。
2.1 测量线终端开口，移动探针至驻波腹点，调整指示器灵敏度，使指示电表读数达满度（或近满度，“100”或“90”）。
2.2 分别测定驻波腹点和节点的幅值和 ，列表4-2记录数据并计算。
表4－2 驻波腹点和节点的幅值
指示计读数
1
2
3

90
89
89
3.275

8
8
9

2.3 测量线终端接单螺钉（旋入4mm）和匹配负载，重复步骤2.1，2.2，并测量两次，列表记录数据并计算 。
3. 用等指示度法测量单螺钉的电压驻波比。
3.1 调节单螺钉穿伸度约7mm，测量线探针移至驻波节点。调整可变衰减器，指示度灵敏度，必要时可调整测量线探针穿伸度（一般不调），使指示电表读数接近“40”或“50”，读取驻波节点幅值。
3.2 缓慢移动探针，在驻波节点两旁找到电表指示读数为的两个等指示度点，应用测量线标尺刻度读取二个等指示度点对应的探针位置读数值和，重复五次，将数据记于表4－3。
3.3 根据公式计算驻波比。

表4－3 等指示度法测驻波比
次数n

对应的探针位置

（mm）

（mm）

1

92.2
98.0
5.8
5.33
2.05
2

117.0
122.5
5.5
3

142.0
146.7
4.7
4

11