文档介绍：嘉应学院物理学院普通物理实验实验报告实验项目: 实验地点: 班级: 姓名: 座号: 实验时间: 年月日成绩评定教师签名实验预****部分 2 一、实验目的: 本实验是微波实验中的基础实验之一, 要求学会使用基本微波器件, 了解微波振荡源的基本工作特性和微波的传输特性并掌握频率、功率以及驻波比等基本量的测量二、实验仪器和用具: 微波振荡器; 微波隔离器. 三、实验原理: 1、微波的传输特性。波导中存在入射波和反射波,描述波导管中匹配和反射程度的物理量是驻波比或反射系数。依据终端负载的不同,波导管具有三种工作状态: ( 1)当终端接“匹配负载“时,反射波不存在,波导中呈行波状态; ( 2) 当终端接“短路片“、开路或接纯电抗性负载时,终端全反射,波导中呈纯驻波状态; ( 3)一般情况下,终端是部分反射,波导中传输的既不是行波,也不是纯驻波, 而是呈行驻波状态。 2、微波频率的测量。微波的频率是表征微波信号的一个重要物理量,频率的测量通常采用数字式频率计或吸收式频率计进行测量。下面主要介绍较常用的吸收式频率计的工作原理。当调节频率计,使其自身空腔的固有频率与微波信号频率相同时,则产生谐振,此时通过连接在微波通路上的微安表或功率计可观察到信号幅度明显减小的现象。注意,应以减幅最大的位置作为判断频率测量值的依据。 3、微波功率的测量。微波功率是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。实验室中通常采用吸收式微瓦功率计。在功率计探头表面,用两种不同金属喷镀在薄膜基体上形成热电堆,放在同轴线的电场中间, 它既是终端吸收的负载,又是热电转换元件。在未输入微波功率时,热电堆节点之间没有温差,因而没有输出;当输入微波功率时,热电元件吸收微波功率使热电堆的热节点温度升高。这就与冷节点产生温差而引起温差电动势,且该元件产生的直流电势是与输入微波功率成正比例的。热电堆输出的微弱直流讯号再输入到一只高灵敏度的直流放大器作功率直读指示。 4、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,即ρ= min max E E (1) 其中 E max和E min 分别表示波导中驻波极大值点和驻波极小值点的电场强度。实验中通常采用驻波测量线来测定波导波长和驻波比。其结构如图 1所示。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到最低。一般是将测量线终端短接, 实验预****部分 3 形成纯驻波场。移动探针置于波腹点,调节测量线,使得波腹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ρ也有大中小之分。因此,驻波比测量的首要问题是, 根据驻波极值点所对应的检波电流,粗略估计驻波比ρ的大小。在此基础上,再作进一步的精确测定。实验中微小信号比较弱,可认为检波晶体(微波二极管)符合平方律检波,即 I∝V 2。若不然,需进行修正。依据公式ρ= min max E E = min max I I (2) 求出ρ的粗略值后,再按照驻波比的三种情况,进一步精确测定ρ值。( 1) 大驻波比( ρ>6) 的测量。在大驻波比情况下,检波电流 I max与I min相差太大,在波节点上检波电流极微,在波腹点上二极管检波特性远离平方律,故不能用上式