西電微波技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)報(bào)告_格式要求-文庫吧
2025-11-01 23:00 本頁面
【正文】 最小（理論上為零），Ezd4z2d3圖13d2z1d1此時(shí)從測量線的刻度上即可求出波導(dǎo)波長lg=2z2z1。在實(shí)際測量中，由于受設(shè)備的精度、靈敏度的限制，以及其它因素的影響，很難精確地確定z1和z2的位置。為提高測試精度，可采用“平均法”測定它們的位置，如圖13所示。為了確定z1，使在z1兩側(cè)（盡量地靠近z1）的d1和d2處測量放大器有相同的指示數(shù)，則z1=(d1+d2)/2，同理可得z2=(d3+d4)/2。這比直接去測z1和z2要精確些。3．繪制晶體矯正曲線需要指出的是，當(dāng)用測量線測定微波系統(tǒng)（波導(dǎo)）內(nèi)場強(qiáng)幅度的分布規(guī)律時(shí)，測量放大器的指示值并不直接表示高頻信號(hào)的場強(qiáng)值，而是通過晶體二極管檢波后的電流值。我們已知傳輸系統(tǒng)的駐波s為：s=Emax/Emin=Umax/Umin由于晶體二極管為一非線性器件（如圖14(a)所示），因此就不能用測量放大器的讀數(shù)直接套用上面的公式求出駐波比s。為了求出s，應(yīng)作出晶體管的輸入電壓U（它與探針拾取的場強(qiáng)幅值成正比）與檢波電流的關(guān)系曲線（如圖14(b)所示），稱為晶體校正曲線。II(a)U圖14(b)E此曲線中的電流雖然是從測量放大器中讀出的值，但它對(duì)應(yīng)的U值（或E），此時(shí)并非加于晶體二極管上的電壓值，而是通過測量于計(jì)算求出的與場強(qiáng)幅值成正比例的“等效”的電壓值。有了校正缺陷，當(dāng)探針在場強(qiáng)幅值最大值時(shí)，測量放大器有一讀數(shù)Imax，探針在場強(qiáng)幅值最小處時(shí)，有一讀數(shù)Imin，從校正曲線中查出Imax和Imin，分別對(duì)應(yīng)的U和Uminmax（Emax）（Emin），則駐波比s為：UmaxEmaxs==UminEmin為了作出晶體校正曲線，需將系統(tǒng)終端短路，形成純駐波狀態(tài)。如圖15所示。EzB圖15A場強(qiáng)E的幅度E可表示為：E=Emaxsinbz=Emaxsin2plgz為了求出場強(qiáng)幅值與檢波電流I之間的關(guān)系（晶體校正曲線），就要利用這個(gè)公式計(jì)算場強(qiáng)值（也即校正曲線中的U）。~，使系統(tǒng)正常工作，并求出該頻率對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長lg。將測量線探針移到場強(qiáng)幅值的節(jié)點(diǎn)。例如圖15中所示的A點(diǎn)，作為z=0的參考點(diǎn)，并記下此時(shí)測量放大器的讀數(shù)，從公式看該讀數(shù)（理論上為零，實(shí)際上不為零）對(duì)應(yīng)的E應(yīng)為零。B是場強(qiáng)幅值的腹點(diǎn)，AB=lg4，將此距離等分為若干個(gè)小段（例如10個(gè)小段），從A點(diǎn)開始，按分小段使探針逐次向B點(diǎn)移動(dòng)，并記住每一位置所對(duì)應(yīng)的測量放大器的讀數(shù)I，已經(jīng)每一位置的坐標(biāo)z的值，則sinB點(diǎn)對(duì)應(yīng)于Emax，若Emax已知，則利用公式2plgz即可求出。E=Emaxsin2plgz即可求出每點(diǎn)的E（U）與每點(diǎn)的I一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，根據(jù)這組數(shù)據(jù)即可畫出晶體校正曲線。但實(shí)際上，Emax的值我們并不知道具體等于多少，為了解決這一問題，在作晶體校正曲線時(shí)，只需要知道各點(diǎn)場強(qiáng)幅值的相對(duì)大小就可以了，并不需要求出它們的絕對(duì)大小，因此，我們可以把B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流讀數(shù)I作為Emax看待，而其它點(diǎn)的E（相對(duì)值）即可求出了。在實(shí)際測量中，為計(jì)算方便起見，可利用調(diào)節(jié)信號(hào)源的輸出，可變衰減器的衰減量和測量放大器的有關(guān)旋鈕等方法，使B對(duì)應(yīng)的I的讀數(shù)為10的某個(gè)整數(shù)倍（例如100）。另外需要指出的是，作晶體校正曲線也可以從場強(qiáng)幅值的腹點(diǎn)B開始，逐漸向節(jié)點(diǎn)A移動(dòng)探針，測出所需要的數(shù)據(jù)，場強(qiáng)幅值的變化為余弦。但B點(diǎn)的確切位置比A點(diǎn)更難確定，所以，從A點(diǎn)開始，比從B點(diǎn)開始要好些。最后補(bǔ)充一點(diǎn)，當(dāng)晶體二極管的檢波電流很小時(shí)，其電壓和電流有近似于平方律的關(guān)系式：I=KUK是與管子型號(hào)有關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，是常數(shù)。此時(shí)的駐波比S可近似為 2S=EmaxEmin=UmaxI=maxUminImin而不需要查晶體校正曲線。實(shí)驗(yàn)二 阻抗的測量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?． 掌握最常用的阻抗的測量方法，并能利用公式和阻抗或?qū)Ъ{圓圖計(jì)算阻抗。2． 測量喇叭天線的等效（輸入）阻抗。二、實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)原理在微波范圍內(nèi)經(jīng)常遇到對(duì)微波元（器）件阻抗的測量問題（例如，在研究若干個(gè)元、器件相互間的連接和匹配問題時(shí)），因此掌握阻抗的測量方法是十分重要的。測量阻抗的方法有多種，其中較常用的是利用測量線來進(jìn)行測量。實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)一所用的完全相同。為畫圖簡單起見，我們用方框圖把它表示出來，如圖2－1所示。測量放大器信號(hào)源隔離器可變衰減器頻率計(jì)精密衰減器測量線負(fù)載圖21三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．當(dāng)無耗傳輸線終端接有任意復(fù)數(shù)阻抗的負(fù)載Zl時(shí)，系統(tǒng)呈行駐波狀態(tài)，電壓或場強(qiáng)幅值的分布規(guī)律如圖2－2所示。ZcZlEzλg2圖22l1為了求出被測阻抗Zl可采用兩種方法，用公式計(jì)算和查圓圖。首先討論一下用公式計(jì)算的方法。根據(jù)傳輸線理論，等效（輸入）阻抗Z(z)為Z(z)=Zc據(jù)此，對(duì)終端被測負(fù)載Zl而言應(yīng)為：1+G(z)1G(z)Zl=Zc1+G(0)e1G(0)ejjG0jjG0式中，Zc為傳輸線的特性阻抗，G(z)為電壓反射系數(shù)，G(0)為終端負(fù)載處的反射系數(shù)，jG0為其初相角。在電壓（或場強(qiáng)幅度）最小點(diǎn)處反射系數(shù)G(z)的相角應(yīng)滿足cos(2bzjG0)=1cos(2bzjG0)=1即2bzjG0=(2n+1)p,n=0,1,2,3...若取距終端負(fù)載最近的那個(gè)電壓（或場強(qiáng)幅值）最小點(diǎn)的距離z=zmin=l1，代入上式，則：jG0=2bl1p而b=2plg，G(0)=s1 s+1式中，lg為波導(dǎo)波長，s為駐波比。由此可知，只要測出s和l1（在某一頻率下），即可求出負(fù)載Zl，它比計(jì)算方法要方便得多，例如用阻抗圓圖（用導(dǎo)納圓圖也可）來求阻抗Zl，如圖2－3所示。如前所述，首先測出在某一頻率下得駐波比s和電壓最小點(diǎn)（距終端被測負(fù)載Zl最近得那點(diǎn)）的距離l1，然后在圖2－3中以O(shè)點(diǎn)為圓心畫出等駐波比圓（s圓），并與實(shí)軸交于P點(diǎn)，該點(diǎn)即電壓最小點(diǎn)處的位置，其阻抗的歸一化值為1/s。由P點(diǎn)開始沿等s圓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)l1/lg刻度，過此刻度與圓心O連一直線與s圓相交于M點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值就是被測負(fù)載Zl的歸一化值，將該值再乘以Zc，即得所求的負(fù)載阻抗Zl。向信號(hào)源SPOrM向負(fù)載xl1λg圖232．在實(shí)際測負(fù)載阻抗Zl的過程中，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的原因，用測量線無法直測得距負(fù)載最近的那個(gè)電壓（或場強(qiáng)幅值）最小點(diǎn)的距離l1，例如，它可能處于測量線探針無法接近的位置。此時(shí)，可采用簡接方法求出l，如圖2－4所示。首先，將測量系統(tǒng)得終端用短路板Zl12Ezz2l1z1圖24短路，形成純駐波狀態(tài)（參見圖24中的圖形①），終端即為電壓（或場強(qiáng)幅值）得最小點(diǎn)（理論上為零點(diǎn)），從終端算起向信號(hào)源方向，每隔lg/2的距離就出現(xiàn)一個(gè)最小點(diǎn)，因此總會(huì)由一些最小點(diǎn)落在測量探針可以達(dá)到的范圍之內(nèi)。我們可以任取其中的某個(gè)最小點(diǎn)（例如Z1點(diǎn)）看作系統(tǒng)得終端位置（即被測負(fù)載Zl的位置），然后取下短路板，接上被測負(fù)
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