實驗一 微波測量儀器和元件的認識

一 實驗目的

1、 了解微波測量系統(tǒng)的組成及各部分的作用。

2、 認識微波測量常用儀器和它們的功能。

3、 掌握微波信號源的正確調(diào)試和使用方法。

二 實驗原理

1、微波測量系統(tǒng):

微波測量系統(tǒng)常用的有同軸和波導兩種系統(tǒng)。同軸系統(tǒng)頻帶寬,一般用在較低的微波頻段。波導系統(tǒng)損耗低，功率大，一般用在較高頻段。

一個完整的微波測量系統(tǒng)通常有信號源，測量裝置和指示器三部分組成，圖1-1（a）所示。

DH406A0 型微波參數(shù)測試系統(tǒng)

圖1-1（a） 微波測量系統(tǒng)

（1）微波信號源部份：

它包括微波信號發(fā)生器，隔離器和功率、頻率監(jiān)視單元，信號發(fā)生器提供測量所需的微波信號，它具有一定頻率和足夠功率。功率、頻率監(jiān)視單元是由定向耦合器取出一部分微波能量，經(jīng)過檢測指示來觀察信號的穩(wěn)定情況，以便及時調(diào)整，為了減少負載對信號源的影響，電路中采用了隔離器。

（2）測量裝置（即測量電路）：

包括測量線，調(diào)配元件，待測元件和輔助元件（如短路器，匹配負載），以及電
磁能量檢測器（如晶體檢波器，功率計探頭等）。

（3）指示部分（即測量接收器）：

指示器是顯示測量信號與特性的儀表，如直流電流表，測量放大器，功率計，示
波器，數(shù)字功率計等。

當對微波信號的功率和頻率要求不太高時，測量系統(tǒng)可簡化如圖1-1（b）所示，
微波信號直接與測量裝置連接，工作頻率可由波長計測得。

圖1-1(b) 微波測量系統(tǒng)

2、測量系統(tǒng)主要儀器性能：

QH3610系列標量網(wǎng)絡分析儀是一臺高智能的射頻標量網(wǎng)絡分析系統(tǒng)。它由數(shù)字化高精度標量網(wǎng)絡分析儀和精密程控掃描源融為一臺輕便主機，外接RF檢波器和駐波比電橋，在8088CPU控制下，進行微波網(wǎng)絡的傳輸和反射參數(shù)的測量，亦可進行絕對功率的測量。本系統(tǒng)廣泛用于通訊，廣播，
電視和雷達等領域，既有寬帶的方便也有窄帶的精密。

性能特點傳輸，反射和絕對功率測量雙獨立通道高頻率精度大動態(tài)范圍八個獨立頻標存儲/調(diào)用測試結果打印GPIB接口歸一化功能QH1121C型微波信號源本系統(tǒng)具有輸出功率大可調(diào)節(jié)，以數(shù)字形式顯示工作頻率，有等幅輸出，內(nèi)方波調(diào)制，窄帶掃頻及外調(diào)制功能。其微波系統(tǒng)充分考慮器件間及外部電路的匹配。該機可以實現(xiàn)振蕩器的工作電壓的調(diào)節(jié)，并可實時顯示體效應管的工作電壓和電流關系。

1)頻率范圍：8.6~9.6GHZ

2)輸出功率:>20mW

3)窄帶掃頻寬度:約100MHZ,連續(xù)可調(diào)

QH1121B三厘米固態(tài)信號發(fā)生器

是一種使用耿氏管何做振蕩源的信號發(fā)生器,它能長期工作,耗電少,體積小,功率輸出大,價格低廉,能輸
出等幅信號及方波調(diào)制信號,適合于實驗室,工廠,教學及工業(yè)檢測等場合使用.頻率圍:8.6~9.6GHZ
DH364A00型三厘米波導測量線波導測量線是探測三厘米波導中駐波分布情況的儀器.它通常用來測量波導元件,波導系統(tǒng)的駐波系數(shù),阻抗,還可以測量波導波長,相移等多種參數(shù),是一種通用的微波測量儀器.

1)工作頻率范圍:8.2~12.4GHZ

2)合成電壓駐波系數(shù):<=1.03

DH388A0型選頻放大器

本儀器是實驗室用測量儀器,主要用于測量微弱低頻交流信號.配合微波測量線可用于測量駐波系數(shù),配合微波檢波器可用于測量衰減量等.該機靈敏度高,穩(wěn)定性好,適用領域廣泛.

1)頻率范圍：400HZ-----10KHZ

10uV-----2000mV

2)輸入電壓動態(tài)范圍:2uV------2000mV

3)靈敏度:10uV(滿量程)

4)輸入阻抗:20KΩ(1KHz)

QH4861B厘米波功率計

本儀器可直接用于直接測量連續(xù)，脈沖調(diào)制的射頻平均功率。它具有體積小，重量輕，使用穩(wěn)定方便等特點。

1)頻率范圍：8.6~9.6GHZ

2)功率范圍:100uW~100mW

3、微波測量系統(tǒng)中主要元件簡介：

同軸——波導轉(zhuǎn)換器同軸波導轉(zhuǎn)換器是一端元件。同軸線的主模是TEM模，矩形波導的主模是TE10 模， 同軸——波導轉(zhuǎn)換器使TEM模變成TE10模。

隔離器

 隔離器是一種不可逆的衰減器，當微波信號正向通過時衰減器量很小，約0.5-db，反向通過時衰減量很大，達20-40db，兩個方向的衰減量之比稱為隔離度。 隔離器應用于傳輸系統(tǒng)和測量系統(tǒng)起隔離或消除反射的作用。使用時注意方向性，不能反。

四、實驗內(nèi)容及步驟：

1、了解微波測量系統(tǒng)：

① 觀看常用微波元件形狀，結構，了解其作用，主要性能和使用方法。

② 按照系統(tǒng)方框圖，圖1-2，把微波測量系統(tǒng)連接好。

2、調(diào)整信號源：

① 調(diào)整標準信號發(fā)生器，。

② 選擇合適的工作狀態(tài)和調(diào)制信號的頻率。

③ 選擇實驗所需信號輸出功率。

④ 按下電源按鍵，指示燈亮，預熱。

3、功率計的調(diào)整：

① 根據(jù)測試頻率范圍和功率選用合適的功率探頭。接到功率計輸出端。

② 接通電源，預熱。

③ 根據(jù)測量功率和選用探頭選擇合適的量程。

④ 調(diào)節(jié)零點，“粗調(diào)”和“細調(diào)”配合調(diào)節(jié)使表頭指示為零，然后把功率探頭接入被測信號源輸出端，減少信號源衰減量，調(diào)到是實驗所需信號的功率。

⑤ 測試完畢，關閉電源，功率探頭取下。

⑥ 用同軸電纜連接信號源與測量系統(tǒng)，把微波信號送到微波測量系統(tǒng)。

五、思考題：

1. 一個典型微波測量系統(tǒng)包括哪幾個部分？畫出系統(tǒng)的方框圖。

2. 同軸——波導轉(zhuǎn)換器和隔離器在系統(tǒng)中起什么作用？連接隔離器注意什么？
為什么？

3. 使用功率計應注意事項？

4. 怎么使用調(diào)試微波信號源？

5. “吸收式”頻率計工作原理是什么？

6. 你對上好微波實驗課有什么好的建議和想法？