微波测量仪器和元件的认识

实验一 微波测量仪器和元件的认识
9 y- H% S6 d& J7 E6 R9 D6 G1 m一 实验目的
+ U/ l. O: A* m) B! f+ A- A" O1、 了解微波测量系统的组成及各部分的作用。
4 o& J6 Q. c8 W3 G2 R2、 认识微波测量常用仪器和它们的功能。2 H1 F. r. W' J: e! g
3、 掌握微波信号源的正确调试和使用方法。
. i3 A3 C3 l7 y* t$ h# T二 实验原理+ a. k! E- q# A) C$ D- \( z  ^
1、微波测量系统:
% }9 U9 b; G- M0 U3 {! [: a微波测量系统常用的有同轴和波导两种系统。同轴系统频带宽,一般用在较低的微% ?3 r, G! L# L4 z' K, n/ r( N9 F# b' j
波频段。波导系统损耗低，功率大，一般用在较高频段。7 R8 _/ J$ s% P! V7 c5 K7 d' P
一个完整的微波测量系统通常有信号源，测量装置和指示器三部分组成，图1-1（a）所示。

DH406A0 型微波参数测试系统

图1-1（a） 微波测量系统
  _" r! i9 B& T% r+ z* Y（1）微波信号源部份：
; f9 b* J6 k: u9 e' d1 q  c它包括微波信号发生器，隔离器和功率、频率监视单元，信号发生器提供测量所8 T3 `6 m- _% x% G0 c. ]4 B
需的微波信号，它具有一定频率和足够功率。功率、频率监视单元是由定向耦合器取
' m# b; {  B2 S9 k9 C$ G0 @出一部分微波能量，经过检测指示来观察信号的稳定情况，以便及时调整，为了减少
# v( p& m, j8 o* _/ a* B3 |0 R4 m负载对信号源的影响，电路中采用了隔离器。
3 J6 Z2 d! m, a  q（2）测量装置（即测量电路）：
. |% B! v3 U' l* }9 k- {1 X- K, t6 x包括测量线，调配元件，待测元件和辅助元件（如短路器，匹配负载），以及电
  h' j; \7 E0 T, |4 z磁能量检测器（如晶体检波器，功率计探头等）。/ L8 [! }/ U# u( ]" r6 Y
（3）指示部分（即测量接收器）：$ ]2 w$ d$ {& {& G
指示器是显示测量信号与特性的仪表，如直流电流表，测量放大器，功率计，示# F1 J! k5 J. G4 O7 Z
波器，数字功率计等。, q/ C8 X/ v# ?; w$ g9 }( ^1 P3 N
当对微波信号的功率和频率要求不太高时，测量系统可简化如图1-1（b）所示，
$ `2 G% E- @, _% ^% S4 ]! W微波信号直接与测量装置连接，工作频率可由波长计测得。

图1-1(b) 微波测量系统

2、测量系统主要仪器性能：. }  b+ w  J, t7 N/ }
QH3610系列标量网络分析仪是一台高智能的射频标量网络分析系统。它由数字化高精度标量网络分析仪和精密程控扫描源融为一台轻便主机，外接RF/ d/ n% f5 w: K; o
检波器和驻波比电桥，在/ d- k0 k2 Q$ T9 n( X6 d# C
8088CPU控制下，进行微波网
- X+ r9 f3 Y6 _* ~络的传输和反射参数的测量，/ |  w+ r! [- C8 C
亦可进行绝对功率的测量。
$ c6 _" i. d  S! U3 I7 N7 ]1 }9 m本系统广泛用于通讯，广播，# O6 S) r3 A" }' e0 I0 X5 d2 B
电视和雷达等领域，既有宽带
4 r# [/ m2 g/ Z1 S7 y: b的方便也有窄带的精密。
: h) ?, Y! C) Z3 Y% Q性能特点传输，反射和绝对功率测量双独立通道高频率精度大动态范围八个独立频标存储/调用测试结果打印GPIB接口归一化功能

QH1121C型微波信号源
4 @( C, d0 P8 f, X1 a本系统具有输出功率大可调节，以数字形式显示工' \' n; N6 i- k. m* J9 E1 e: F
作频率，有等幅输出，内方波调制，窄带扫频及外调制功能。其微波系统充分考虑器件间及外部电路的匹配。该机可以实现振荡器的工作电压的调节，并可实时显示体效应管的工作电压和电流关系。
" x/ V1 L, n  c3 d: D7 |1)频率范围：8.6~9.6GHZ0 d% V) ]) e/ L
2)输出功率:>20mW
  X1 `) b# K8 J4 }/ ~" c* r3)窄带扫频宽度:约100MHZ,连续可调

QH1121B三厘米固态信号发生器
3 W0 k" n4 m0 M: N3 k+ J) K是一种使用耿氏管何做振荡源的信号发生器,它能长期工作,耗电少,体积小,功  e* A  ?. _- e( T0 \( m8 s2 ^- m
率输出大,价格低廉,能输$ H  Z2 L" l2 A( k' ?
出等幅信号及方波调制信
0 o; ?( d* u: D. J2 b/ t: u号,适合于实验室,工厂,教- `, [7 w) \2 J% }( ?- m* a" R
学及工业检测等场合使用.3 L+ ]8 n' N, Z& m2 C5 s
频率范围:8.6~9.6GHZ

DH364A00型三厘米波导测量线
! n3 [$ }6 r4 @/ h) R波导测量线是探测三厘米波导中驻波分布情况的仪器.它通常用来测量波导元件,波导系统的驻波系数,阻抗,还可以测量波导波长,相移等多种参数,是一种通用的微波测量仪器.) Y2 d, q3 E! k9 m+ h. ]1 j3 x
1)工作频率范围:8.2~12.4GHZ
7 K% b# j. a/ `" N2 K9 D7 [2)合成电压驻波系数:<=1.03

DH388A0型选频放大器; u7 ^* @2 A7 R
本仪器是实验室用测量仪器,主要用于测量微弱低频交流信号.配合微波测量线可用于测量驻波系数,配合微波检波器可用于测量衰减量等.该机灵敏度高,稳定性好,适用领域广泛.
+ X4 W& U% I1 S! \* u  M1)频率范围：400HZ-----10KHZ$ j9 R3 E0 G; V7 U0 G
10uV-----2000mV
% [/ x7 X' t, e+ q0 [5 P: H2)输入电压动态范围:2uV------% b" s4 |' b1 c# {/ ]$ u
2000mV
) M' S* B6 ?  T$ z7 a# T2 I5 I3)灵敏度:10uV(满量程)
  N( L( o. s* @- `+ J0 t3 t4)输入阻抗:20KΩ(1KHz)

QH4861B厘米波功率计
. j9 N, e- K3 M( @+ D本仪器可直接用于直接测量连续，脉冲调制的射频平均功率。它具有体积小，重量轻，使用稳定方便等特点。
! r6 s* b( x) t4 U% Y% ?1)频率范围：8.6~9.6GHZ
3 g( l. E* [  D9 H$ }( k2)功率范围:100uW~100mW

3、微波测量系统中主要元件简介：
0 R0 s+ j! M* U( L同轴——波导转换器同轴波导转换器是一端元件。同轴线的主模是TEM模，矩形波导的主模是TE10 模， 同轴——波导转换器使TEM模变成TE10模。

隔离器
+ `. P. Q2 V. F& T5 t1 Q* H+ u 隔离器是一种不可逆的衰减器，当微波信号正向通过时衰减器量很小，约& J# [$ o2 h" h1 Z2 n. x/ Q
0.5-db，反向通过时衰减量很大，达20-40db，两个方向的衰减量之比称为
1 y9 d+ _( V1 F: ?: @隔离度。 隔离器应用于传输系统和测量系统起隔离或消除反射的作用。使用时注意方向性，不能反。

四、实验内容及步骤：
( }# ^  j& h7 U) F6 G5 U1、了解微波测量系统：' K, E) w" C( X3 ^/ L: s
① 观看常用微波元件形状，结构，了解其作用，主要性能和使用方法。
4 c0 L. k+ v- g! H7 ]# W. E② 按照系统方框图，图1-2，把微波测量系统连接好。
6 D8 C4 r1 F2 _2、调整信号源：0 D4 b" S2 @/ M" N9 q6 b
① 调整标准信号发生器，。* k- j5 j7 A; Z. K: o' F% r6 b' ]
② 选择合适的工作状态和调制信号的频率。
+ }8 e0 m/ I3 B% Y  `③ 选择实验所需信号输出功率。0 H9 k# B+ A* M8 p, N* T6 g
④ 按下电源按键，指示灯亮，预热。) N5 ~  C9 y" E- ~
3、功率计的调整：# n8 N4 ^( T  ^# N8 @& A
① 根据测试频率范围和功率选用合适的功率探头。接到功率计输出端。
: z3 ]6 O2 }* e2 F$ M② 接通电源，预热。
1 [8 g) L) w9 I* G③ 根据测量功率和选用探头选择合适的量程。
  h3 ~" r2 C  k( ?④ 调节零点，“粗调”和“细调”配合调节使表头指示为零，然后把功率探头接入被" E7 [, T6 q- j" s2 q, {8 w# d( E
测信号源输出端，减少信号源衰减量，调到是实验所需信号的功率。
' J) j% o0 S' l; D! P2 ?0 b; f⑤ 测试完毕，关闭电源，功率探头取下。+ V/ J" b5 O  ~+ `8 g8 d# O
⑥ 用同轴电缆连接信号源与测量系统，把微波信号送到微波测量系统。2 o! Q; h! c% {4 Q. @