工程電磁場實驗2

1、工程電磁場實驗,李進,㈠ 測量線結(jié)構(gòu)及其調(diào)諧,根據(jù)傳輸線的不同 , 測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:開槽線、探針耦合指示機構(gòu)、機械傳動及位置移動裝置三部份。 TC26 波導(dǎo)測量線：,,,,1. 開槽線 : 在矩形波導(dǎo)的寬邊( 上面 )正中平行于波導(dǎo)( 或同軸線 )的軸線開一條窄縫，由于很少切割電流 , 因而開槽對波導(dǎo)內(nèi)的場分布影響很小，槽長有幾個半波長 , 以便測量。,,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強的感應(yīng)電壓 ,耦合出一部分電磁場能量，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，由微安表或測量放大器指示。,,探針的幾何尺寸要足夠細 , 以使探針在波導(dǎo)中的影響可以忽略不計 , 插入深度可調(diào)，一般插入深度為波導(dǎo)窄邊的(5～10)% 。3. 機械傳動及位置移動裝置 : 探頭固定在托架上 ,

3、 依靠齒輪齒條的傳動 , 可使探針沿開槽線移動 , 以便檢測相應(yīng)各點的場分布。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 0.01mm 。,,正確使用測量線是提高測量精度的重要方面 , 它包括探針穿伸度的調(diào)整和探頭的調(diào)諧。從理論上說 , 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 的存在將使所測得的駐波比小于真實值 ; 等效電納

4、B 反映了探針在波導(dǎo)中所產(chǎn)生的反射對駐波場的影響 , 因而將使駐波相位發(fā)生偏移 , 也即使駐波最大點與最小點的位置發(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，又可以提高測試靈敏度，調(diào)諧方法

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

6、線應(yīng)該遠離電源和輸入線路，以免干擾。如果系統(tǒng)連接不當(dāng)，將會影響測量精度，產(chǎn)生誤差。系統(tǒng)調(diào)整主要指測量線的調(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 容性或感性兩端口元件 高方向定向耦合器（D＞30dB）* 適用于反射計,探針電路調(diào)諧：,當(dāng)波導(dǎo)中存在不均勻性或負載不匹配時，波導(dǎo)中將出現(xiàn)駐波。測量駐波特性的儀器為駐波測量線（簡稱測量線）。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）探頭調(diào)諧活塞使選放指示最大，調(diào)諧的過程就是減小探針反射對駐波圖形的

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

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

10、傳輸橫電磁波的同軸線系統(tǒng)中，按上述方法測出的波導(dǎo)波長就是工作波長，即λg = λ；對于矩形波導(dǎo)，測量線測出的波長是波導(dǎo)波長λg,根據(jù)波導(dǎo)波長和工作波長之間的關(guān)系有：,便可以計算出工作波長λ。,,實驗二、λg（波導(dǎo)波長）測量及與λo（空氣波長）的關(guān)系,,實驗?zāi)康?掌握測量線的調(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?，深化微波特?原理簡述,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磁場交替行進而不是在自由空間直線傳輸。若系

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