微波測量儀器和元件的認識

實驗一 微波測量儀器和元件的認識

一 實驗?zāi)康?br />
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(dǎo)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(dǎo)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(dāng)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(luò)分析儀是一臺高智能的射頻標量網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)。它由數(shù)字化高精度標量網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(lǐng)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(jié)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(yīng)管的工作電壓和電流關(guān)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(xué)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(dǎo)測量線波導(dǎo)測量線是探測三厘米波導(dǎo)中駐波分布情況的儀器.它通常用來測量波導(dǎo)元件,波導(dǎo)系統(tǒng)的駐波系數(shù),阻抗,還可以測量波導(dǎo)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(lǐng)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(dǎo)轉(zhuǎn)換器同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器是一端元件。同軸線的主模是TEM模，矩形波導(dǎo)的主模是TE10 模， 同軸——波導(dǎo)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(dāng)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(yīng)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(jié)構(gòu)，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(yù)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(yù)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(guān)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(dǎo)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(yīng)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？