工程電磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)2

1、工程電磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn),李進(jìn),㈠ 測(cè)量線結(jié)構(gòu)及其調(diào)諧,根據(jù)傳輸線的不同 , 測(cè)量線的形式亦有不同 , 常用的有同軸型和波導(dǎo)型 , 一般包括:開(kāi)槽線、探針耦合指示機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)及位置移動(dòng)裝置三部份。 TC26 波導(dǎo)測(cè)量線：,,,,1. 開(kāi)槽線 : 在矩形波導(dǎo)的寬邊( 上面 )正中平行于波導(dǎo)( 或同軸線 )的軸線開(kāi)一條窄縫，由于很少切割電流 , 因而開(kāi)槽對(duì)波導(dǎo)內(nèi)的場(chǎng)分布影響很小，槽長(zhǎng)有幾個(gè)半波長(zhǎng) , 以便測(cè)量。,,2. 探頭部分

2、: 包括探針耦合、調(diào)諧裝置及晶體檢波器。金屬探針垂直伸入波導(dǎo) ( 或同軸線 ) 槽縫少許，由于它與電力線平行耦合的結(jié)果產(chǎn)生大小正比于該處場(chǎng)強(qiáng)的感應(yīng)電壓 ,耦合出一部分電磁場(chǎng)能量，經(jīng)調(diào)諧腔體送至晶體檢波器檢波后輸出直流或低頻電流，由微安表或測(cè)量放大器指示。,,探針的幾何尺寸要足夠細(xì) , 以使探針在波導(dǎo)中的影響可以忽略不計(jì) , 插入深度可調(diào)，一般插入深度為波導(dǎo)窄邊的(5～10)% 。3. 機(jī)械傳動(dòng)及位置移動(dòng)裝置 : 探頭固定在托架上 ,

3、 依靠齒輪齒條的傳動(dòng) , 可使探針沿開(kāi)槽線移動(dòng) , 以便檢測(cè)相應(yīng)各點(diǎn)的場(chǎng)分布。探針位置由游標(biāo)尺讀數(shù) , 精度可0.05mm , 若借助于百分表 ,精度達(dá) 0.01mm 。,,正確使用測(cè)量線是提高測(cè)量精度的重要方面 , 它包括探針穿伸度的調(diào)整和探頭的調(diào)諧。從理論上說(shuō) , 探針在波導(dǎo)中可等效為一并聯(lián)導(dǎo)納 Y = G + jB .其等效電導(dǎo) G 反映了探針吸收功率的大小 , 因而 G 的存在將使所測(cè)得的駐波比小于真實(shí)值 ; 等效電納

4、B 反映了探針在波導(dǎo)中所產(chǎn)生的反射對(duì)駐波場(chǎng)的影響 , 因而將使駐波相位發(fā)生偏移 , 也即使駐波最大點(diǎn)與最小點(diǎn)的位置發(fā)生偏移 , 因而駐波圖形產(chǎn)生傾斜。探針插入愈深，影響亦愈大。,,要減少或消除這些影響 , 就要減小探針的穿伸度和正確調(diào)諧探頭的諧振腔 。但穿伸度的減小必然會(huì)影響輸出指示的靈敏度，因而必須適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。一般是旋到底后退出 2 圈半為宜。探頭的調(diào)諧是十分重要的，既可以消除電納 B 的影響，又可以提高測(cè)試靈敏度，調(diào)諧方法

5、為：,,當(dāng)測(cè)量線端接不匹配負(fù)載時(shí)，將測(cè)量線探針置于波腹點(diǎn) , 調(diào)節(jié)調(diào)諧腔體活塞 , 使輸出指示最大；或在測(cè)量線終端接匹配負(fù)載，調(diào)腔體活塞，使輸出指示最大。這時(shí)對(duì)應(yīng)的 B = 0，G 為最大。當(dāng)源的工作頻率變化時(shí)，須重新調(diào)諧。,微波測(cè)量系統(tǒng)的連接與調(diào)整,微波測(cè)量，首先必須正確連接與調(diào)整微波測(cè)量系統(tǒng)。圖6.2是實(shí)驗(yàn)室常用的微波測(cè)量系統(tǒng)，為了便于操作，信號(hào)源通常位于左側(cè)，待測(cè)元件接在右側(cè)。連接系統(tǒng)要求平穩(wěn)，各元件接頭對(duì)準(zhǔn)。晶體檢波器輸出引

6、線應(yīng)該遠(yuǎn)離電源和輸入線路，以免干擾。如果系統(tǒng)連接不當(dāng)，將會(huì)影響測(cè)量精度，產(chǎn)生誤差。系統(tǒng)調(diào)整主要指測(cè)量線的調(diào)整以及晶體檢波器的校準(zhǔn)。,BD-20A 型波導(dǎo)元件（FB-100：22.86×10.16）,表1. 基礎(chǔ)配套儀器,,⑴ 魔 T ⑵ 單螺調(diào)配器 ⑶ 90°扭波導(dǎo) ⑷ 90°E面彎波導(dǎo) ⑸ 波導(dǎo)開(kāi)關(guān) ⑹ E-T 型接頭 ⑺ H-T 型接頭 ⑻ EH-T 型接頭 ⑼

7、 雙脊寬帶喇叭天線(同軸) ⑽ 角錐天線（波導(dǎo)） ⑾ 容性或感性?xún)啥丝谠?高方向定向耦合器（D＞30dB）* 適用于反射計(jì),探針電路調(diào)諧：,當(dāng)波導(dǎo)中存在不均勻性或負(fù)載不匹配時(shí)，波導(dǎo)中將出現(xiàn)駐波。測(cè)量駐波特性的儀器為駐波測(cè)量線（簡(jiǎn)稱(chēng)測(cè)量線）。探針調(diào)節(jié)的方法：將探針穿透深度放在適當(dāng)位置（通常在1.5～2mm，）。探頭調(diào)諧活塞的調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)（側(cè)立小園盤(pán)）探頭調(diào)諧活塞使選放指示最大，調(diào)諧的過(guò)程就是減小探針?lè)瓷鋵?duì)駐波圖形的

8、影響和提高測(cè)量系統(tǒng)靈敏度的過(guò)程，這是減小駐波測(cè)量誤差的關(guān)鍵，必須認(rèn)真調(diào)整。另外當(dāng)改變信號(hào)發(fā)生器頻率或探針插入深度時(shí)，由于探針電納Yp相應(yīng)改變，必須重新進(jìn)行探針調(diào)諧。,波導(dǎo)波長(zhǎng)測(cè)量理論,波導(dǎo)波長(zhǎng)測(cè)量理論測(cè)量波長(zhǎng)常用的方法有諧振法和駐波分布法。前者用諧振式波長(zhǎng)計(jì)測(cè)量，后者是用駐波測(cè)量線測(cè)量波導(dǎo)波長(zhǎng)。方法1:當(dāng)測(cè)量線終端短路時(shí)，傳輸線上呈現(xiàn)出純駐波，移動(dòng)測(cè)量探針，測(cè)出相鄰兩個(gè)駐波節(jié)點(diǎn)之間的距離，即可求出波導(dǎo)波長(zhǎng)。方法2:在測(cè)量線的輸出

9、端接精密可調(diào)短路器，將測(cè)量線探針置于某一個(gè)波節(jié)點(diǎn)處，旋動(dòng)可調(diào)短路活塞，則探針測(cè)值隨之由最小逐漸增至最大，然后又減至最小，即為相鄰的另一個(gè)駐波節(jié)點(diǎn)，短路活塞移動(dòng)的距離等于半個(gè)波導(dǎo)波長(zhǎng)。,,傳輸線上存在駐波時(shí)，相鄰兩個(gè)駐波最小點(diǎn)之間的距離為二分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)，所以有 λg = 2( Dmin2-Dmin1 ) 6-10只要精確測(cè)得駐波最小點(diǎn)位置，就可測(cè)得λg，為了提高測(cè)量精度，,對(duì)于

10、傳輸橫電磁波的同軸線系統(tǒng)中，按上述方法測(cè)出的波導(dǎo)波長(zhǎng)就是工作波長(zhǎng)，即λg = λ；對(duì)于矩形波導(dǎo)，測(cè)量線測(cè)出的波長(zhǎng)是波導(dǎo)波長(zhǎng)λg,根據(jù)波導(dǎo)波長(zhǎng)和工作波長(zhǎng)之間的關(guān)系有：,便可以計(jì)算出工作波長(zhǎng)λ。,,實(shí)驗(yàn)二、λg（波導(dǎo)波長(zhǎng)）測(cè)量及與λo（空氣波長(zhǎng)）的關(guān)系,,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握測(cè)量線的調(diào)整及使用方法比較在波導(dǎo)中波傳輸及空氣中傳輸?shù)牟煌罨⒉ㄌ卣?原理簡(jiǎn)述,根據(jù)駐波分布特征，在波導(dǎo)系統(tǒng)中能量傳輸是以電場(chǎng)磁場(chǎng)交替行進(jìn)而不是在自由空間直線傳輸。若系

11、統(tǒng)終端短路時(shí)，在傳輸系統(tǒng)中會(huì)形成純駐波分布狀態(tài)，在這種情況下，兩個(gè)波節(jié)點(diǎn)間的距離為1/2波導(dǎo)波長(zhǎng)。,測(cè)試方法,在TC26上連接短路板，使系統(tǒng)處于全反射狀態(tài)。找出一個(gè)波節(jié)點(diǎn)（將YS3892的“放大選擇”逐步調(diào)至50dB或60dB處，例如：113.5mm）；使節(jié)點(diǎn)特征相當(dāng)明顯，該波節(jié)點(diǎn)的讀數(shù)為Dmin1記下刻度值，再移動(dòng)TC26探針座找出另一個(gè)波節(jié)點(diǎn)Dmin2（此時(shí)可關(guān)小YS3892“放大選擇”開(kāi)關(guān)即先調(diào)至30或40dB，以便尋找另一個(gè)波