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北京邮电大学
电磁场与微波测量实验
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表示:
, ,
其中:ε,和ε,,分别表示ε的实部和虚部。
选择TE10n,(n为奇数)的谐振腔,将样品置于谐振腔内微波电场最强而磁场最弱处,
即x=α/2,z=/2处,且样品棒的轴向与y轴平行,如图2所示。
假设:
1.样品棒的横向尺寸d(圆形的直径或正方形的边长)与棒长九相比小得多(一般
d/h<1/10),y方向的退磁场可以忽略。
2.介质棒样品体积Vs远小于谐振腔体积V0,则可以认为除样品所在处的电磁场发生变化外,其余部分的电磁场保持不变,因此可以把样品看成一个微扰,则样品中的电场与外电场相等。
这样根据谐振腔的微扰理论可得下列关系式
式中:f0,fs分别为谐振腔放人样品前后的谐振频率,Δ (1/QL)为样品放人前后谐振腔的有载品质因数的倒数的变化,即
QL0,QLS分别为放人样品前后的谐振腔有载品质因数。
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3实验装置
实验装置示意图如下:
1— 微波信号源 2—隔离器 3—衰减器 4—波长表 5—测量线 6—测量线晶体
选频放大器 8—环形器 9—反射式谐振腔 10—隔离器 11—晶体检波器
微波信号源需工作在最佳等幅、扫描状态。
晶体检波器接头最好是满足平方律检波的,这时检波电流表示相对功率(I∝P)。
检波指示器用来测量反射式谐振腔的输出功率,量程0~100μA。
微波的频率用波长表测量刻度,通过查表确定微波信号的频率。
用晶体检波器测量微波信号时,为获得最高的检波效率,它都装有一可调短路活塞,调节其位置,可使检波管处于微波的波腹。改变微波频率时,也应改变晶体检波器短路活塞位置,使检波管一直处于微波波腹的位置。
按图接好各部件。注意:反射式谐振腔前必须加上带耦合孔的耦合片,接入隔离器及环形器时要注意其方向。
开启微波信号源,选择“等幅”方式,预热30分钟。
测量谐振腔的长度,根据公式计算它的谐振频率,一定要保证n为奇数。
将检波晶体的输出接到电流表上,用电流表测量微波的大小,在计算的谐振频率附近微调微波频率,使谐振腔共振,用直读频率计测量共振频率。
测量空腔的有载品质因数,注意: f1, f2与f0的差别很小,约0.003GHz。
加载样品,重新寻找其谐振频率,测量其品质因数。
测量介质棒及谐振腔的体积。
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