实验二 驻波比的测量

实验二 驻波管法吸声材料垂直入射吸声系数的测量一、实验目的加深对垂直入射吸声系数的理解，了解人耳听觉的频率范围，获得对一些频率纯音的感性认识。

二、实验原理在驻波管中传播平面波的频率范围内，声波入射到管中，再从试件表面反射回来，入射波和反射波叠加后在管中形成驻波。

由此形成沿驻波管长度方向声压极大值与极小值的交替分布。

用试件的反射系数r 来表示声压极大值与极小值，可写成：max(1)r p p =+min(1)r pp =-根据吸声系数的定义，吸声系数与反射系数的关系可写成：21rα=-定义驻波比S 为：minmaxp p s =吸声系数可用驻波比表示为：()241ss α+=因此，只要确定声压极大和极小的比值，即可计算出吸声系数。

如果实际测得的是声压级的极大值和极小值，计两者之差为Lp ，则根据第二章中介绍的声压和声压级之间的关系，可由下式计算吸声系数：()()()200220410110Lp Lpα⨯+=三、实验仪器AWA6122型智能电声测试仪，AWA6122A驻波管测试软件，待测吸声材料。

四、实验步骤利用驻波管测试材料垂直入射吸声系数的步骤如下：a将固定驻波管的滑块移到最远处。

b移动仪器屏幕上的光标，到所要测量的频率第一个峰值处，缓慢移动固定驻波管的滑块，同时读取光标位置显示的声压级，将滑块停在声压级为一个极大值的位置。

此位置即为峰值位置，输入此时滑块所在位置的刻度。

c移动仪器屏幕上的光标，到所要测量的频率第一个谷值处，缓慢移动固定驻波管的滑块，同时读取光标位置显示的声压级，将滑块停在声压级为一个极小值的位置。

此位置即为谷值位置，输入此时滑块所在位置的刻度。

d移动仪器屏幕上的光标，到所要测量的频率第二个峰值位置、第二个谷值位置，或到所要测量的第三个峰值位置、第三个谷值位置、重复b，c条操作。

可以测量到第二个峰谷值和第三个峰谷值。

e重复a—d操作，可以测量到各个频率点的声压级峰谷值。

f注意事项：测过数据后，光标不要返回，驻波管的瞬时数据会覆盖原有记录数据；由于扬声器密封性能不是特别好，故标尺首尾数据不要记录，避免因漏声造成的测量误差。

驻波比实验总结驻波比实验总结1本次电磁场与微波实验时长八周，一共19个小实验。

其中因为时间的原因我们组没有做布拉格衍射实验。

在电磁场与电磁波实验中，我们主要进行了定律的验证和现象观察，包括电磁波的折射、反射、衍射、干涉和极化等现象。

由于电磁场与电磁波课程是在大二下开设的，所以在实验开始我们发现有很多知识点存在遗忘现象，但还好电磁场实验同我们的感性认识更为接近，所涉及知识大多跟普通物理实验相关，在现象和定律方面我们记得还算牢靠，所以实际进行起来也还算顺手。

但是电磁场实验由于实验室空间和环境的限制导致了其测量误差较大，像极化实验我们就不得以测了很多次最终取了多次实验的平均值才勉强得出与定律相符合的实验结果，但是总体而言，基本上都验证了实验的相关定律。

电磁场的前两次实验，主要是验证反射与折射定律，测量单缝衍射与双缝干涉，由于在高中便已经学过了这些知识，故而上手十分容易，不过是将待测量转变为电信号进行验证求解。

第三次的实验涉及到迈克尔逊干涉仪、平面波的极化，这些知识都是在大学物理和电磁场与电磁波课程中的重点知识，尽管有些知识点记得不是很清楚，但是我们都对照实验指导书进行了仔细的预习工作，所以实验也还算顺利的完成了。

最后一次实验是用专门的仪器对学校周边的场强进行测量，需要我们进行户外采集数据，一方面考验了我们对实验仪器的使用，另一方面对于整个学校的场强变化也有了一定了解，在这次实验中我们组还遇到了一些问题，一开始我们听从老师的推荐选择了的频段，但测量结束后回来分析数据发现结果并不理想，场强的分布在校园的每个角落都十分均匀，在查资料和询问老师后才发现的发射台在全北京都是少数，所以在北邮校园内测量起来场强分布并不会有很大的差别，因此我们又选择了150MHz进行了测量，得到了较为理想的结果。

接下来的几周我们进行了微波测量实验，实验中主要运用了实验仪器测量了一些上个学期微波课程中的基本变量，例如波导波长、驻波比和介电常数等。

图1、通过式功率测量法Thruline@功率计的代表产品是BIRD公司的43型功率计（见图2），它自发明以来已经有超过25万台在全世界范围得到应用。

43采用了无源线性二极管检波技术，可以测量单载频的FM，PM和CW信号的功率，或者与校准信号的峰均功率比完全一致的信号。

图2、连续波（CW）功率计的代表产品——BIRD 43二、模拟调制和数字调制的射频信号不同的射频调制信号的功率测量方法是不同的，让我们首先来比较一下不同的调制信号各有什么特点。

2.1 连续波（ CW ）和模拟调制信号图3所示为连续波（CW）信号的波形，其特点是峰值包络是恒定的，FM和PM信号也同样。

图3、连续波（CW）信号的波形PM和PM调制常见于双向无线电对讲机、寻呼发射机和调频广播等，可采用传统的连续波（CW）功率计（如BIRD43）进行功率测量，通常用平均功率来表征其输出功率。

图4所示为调幅（AM）信号的波形，如电视图象调制。

由于其峰/均功率比是恒定值，所以这类信号也可以用连续波功率计进行测量。

如电视图象功率的测量，是在75%的调幅度下测出其平均功率，再乘上1.68，所得结果即是峰值功率（又称同步顶功率）。

图4、调制度为75%的调幅（AM）信号的波形2.2 数字调制经过近二十年的通信发展，已经确定了采用数字调制标准。

数字信号的特点是：其信号波形的对称性、频率、幅度和峰值/平均值功率比都会随机发生变化。

这样的波形与常规调制的信号相比更像是噪声（图5），并可破坏连续波型功率计得以准确校正和使用的条件。

另外，数字调制波形的大动态范围可以使连续波功率计的二极管检波电路超出平方率（线性）工作范围。

用43这样的（动态范围为7dB）功率计测试数字调制信号的功率将会产生较大的测试误差。

图5、数字调制信号2.3 数字调制的射频功率的定义图6所示为数字调制射频信号的时域波形。

定义如下：图6、数字调制射频信号的时域波形平均功率（ AVG ）——载频功率的平均值（热等效功率，相当于电压测量中的真有效值）。

驻波比测量实验报告驻波比测量实验报告引言：驻波比测量是电磁波传输中常用的一种测量方法，通过测量驻波比可以了解电磁波在传输线上的传输情况以及传输线上的阻抗匹配情况。

本实验旨在通过实际操作，掌握驻波比测量的原理和方法，并通过实验数据的分析，加深对驻波比的理解。

实验原理：驻波比是指电磁波在传输线上的反射波与正向波的振幅之比，用VSWR （Voltage Standing Wave Ratio）表示。

传输线上的驻波比与传输线的特性阻抗有关，当传输线的特性阻抗与负载阻抗不匹配时，会产生反射波，从而导致驻波比的增大。

实验器材：1. 驻波比测量仪2. 信号发生器3. 50欧姆传输线4. 负载电阻5. 连接线缆实验步骤：1. 将信号发生器与驻波比测量仪连接，并设置信号发生器的频率为所需测量频率。

2. 将驻波比测量仪与传输线连接，确保连接稳固。

3. 将负载电阻与传输线的末端相连。

4. 打开信号发生器和驻波比测量仪，调节信号发生器的输出功率，使其适合测量范围。

5. 通过驻波比测量仪的显示屏，记录下测量得到的驻波比数值。

6. 将负载电阻更换为其他数值的电阻，并重复步骤5，记录下不同负载电阻下的驻波比数值。

实验结果与分析：根据实验步骤得到的驻波比数据，我们可以进行进一步的分析和计算。

首先，我们可以观察不同负载电阻下的驻波比变化情况。

当负载电阻与传输线的特性阻抗相等时，驻波比最小，接近于1；当负载电阻与传输线的特性阻抗不匹配时，驻波比会增大。

通过这一现象，我们可以判断传输线与负载之间的阻抗匹配情况。

另外，我们还可以计算驻波比与反射系数之间的关系。

反射系数（Reflection Coefficient）是指电磁波在传输线上的反射波与正向波的振幅之比。

反射系数与驻波比之间的关系可以通过以下公式计算得到：反射系数 = (VSWR - 1) / (VSWR + 1)通过测量得到的驻波比数据，我们可以计算出相应的反射系数，并进一步分析传输线上的反射情况。

电压驻波比的测量一实验目的通过对电压驻波比的测量实验，掌握驻波测量线的正确使用以及掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。

二实验原理测量电压驻波比、阻抗、匹配情况等等，是微波测量的重要工作。

驻波测量线就是测量的基本仪器。

测量线由开槽波导，不调谐探头和滑架组成。

开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以探测微波传输系统中电磁场分布情况。

测量线波导是一段精密加工的开槽直波导，此槽位于波导宽边的正中央，平行于波导轴线，不切割高频电流，因此对波导内的电磁场分布影响很小。

此外，槽端还有阶梯匹配段，两端法兰具有尺寸精确的定位和连接孔，而且保证开槽波导有很低的剩余驻波系数。

三厘米波导测量线的外形图见实验仪器介绍部分所示。

滑架是用来安装开槽波导和不调谐探头的。

把不调谐探头放入滑架的探头插孔中，拧紧锁紧螺钉，即可把不调谐探头紧固。

探针插入波导中的深度，用户可根据情况适当调整。

出厂时，探针插入波导的深度为1.5mm，约为波导窄边尺寸的15%。

电压驻波比的测量方法有未调制的频率法和调制的频率法种。

这里讲述调制的频率法，它的测量连接如图所示。

YS1123信号源YS3892选频放大器隔离器可变短路器TC26A测量线可变衰减器定向耦合器同轴/波导转换器E、H阻抗调配器测量连接如图驻波测量是电磁波测量中最基本和重要内容之一，通过电磁波的测量可以测出阻抗、波长、相位等其它参量。

在测量时，通常测量电压驻波系数，即波导中电场最大值1最先值之比，即⑴ 小驻波比（1.05<S<1.5）这时,驻波的最大值和最小值相差不大，且不尖锐，不易测准，为了提高准确度，可移动探针到几个波腹点和波节点记录数据，然后取平均值再进行计算。

若驻波波腹点和节点处读数分别为Imax，Imin则电压驻波系数为⑵ 中驻波比（1.5<S<5）此时，只须测一个驻波波腹和一个驻波波节，即直接读出Imax，Imin⑶ 大驻波比（S>5）当S>5时，如果直接测量大驻波的最大值，就会引入误差，驻波的最大值超出了指示器量程。

实验二 反射系数（电压驻波比）的测量驻波系数测量是微波测量中最基本的测量，通过驻波测量，不仅可以了解传输线上的场分布，而且可以测量阻抗、波长、相位移、衰减、Q 值等其它参量，传输线上存在驻波时，能量不能有效地传到负载，这就增加了损耗；大功率传输时，由于驻波的存在，驻波电场的最大点处可能产生击穿打火，因而驻波的测量以及调配是十分重要的。

根据驻波系数定义，可知ρ的取值范围为1≤ρ＜∞，通常按ρ的大小可分三类：ρ＜3为小驻波比；3≤ρ≤10为中驻波比；ρ＞10为大驻波比。

驻波系数的测量方法很多，用测量线进行测量的主要方法及应用条件如下：表Ⅰ 用测量线测驻波系数的方法及应用条件（1）直接法：测试方框如图1。

将测量线探头沿线移动，测出相应各点的驻波场强分布，找到驻波电场的最大点与最小点，直接代入公式就可以得到驻波比，如测量线上的晶体检波律为n ，则：naa 1min max⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛＝ρ a 为输出电表指示。

通常实验室条件下检波功率电平较小，可认为基本特性为平方律，即n ＝2。

为提高测量精度，必须尽量使电表指针偏在满刻度12以上。

当驻波系数在1.05＜ρ＜1.5时，由于驻波场的最大与最小值相差不大，且变化不尖锐，不易测准。

为提高测量准确度，可移动探针到几个波腹与波节点，记录数据，然后取其平均值。

直接法的测试范围受限于晶体的噪声电平及平方律检波范围。

（2）等指示度法（二倍最小法）：当被测器件的驻波系数大于10时，由于驻波最大与最小处的电压相差很大，若在驻波最小点处使晶体输出的指示电表上得到明显的偏转，那么在驻波最大点时由于电压较大，往往使晶体的检波特性偏离平方律，这样用直接法测量就会引入较大的误差。

等指示度法是通过测量驻波图形在最小点附近场强的分布规律，从而计算出驻波系数，如图三所示。

若最小点处的电表指示为min a ，在最小电两边取等指示点1a ，两等指示度点之间的距离为W ，有min 1Ka a ＝，设晶体检波律为n ，由驻波场的分布公式可以推出：gW gW Knλπλπρsincos2/2－＝ (1)通常取2K =（二倍最小法），且设2n =：⎪⎪⎭⎫⎝⎛+gWλπρ2sin 11＝ (2)当ρ＞10时，上式可简化为 Wg πλρ≈只要测出波导波长及相应于两倍最小点读数的两点D 1、D 2之间的距离W ，代入（2）式，即可求出驻波比ρ。

实验九 电压驻波比测量一．实验目的1．掌握校准晶体检波特性的方法；2．掌握常用的大、中电压驻波比的测量方法：直接法、等指示度法、功率衰减法。

二．实验原理（一）、晶体定标由测量线的基本工作原理可知，指示器的读数I 是探针所在处|E |对应的检波电流。

任一位置处|E |与I 的对应关系应视检波晶体二极管的检波特性而定。

一般，这种关系可通过对二极管的定标来确定。

所谓定标，就是找出电场的归一化值|E ´|与I 的对应关系，其中：max'E E E =。

由实验的分析可知，当测量线终端短路时，有：z E E βsin 20= 而：0max 2E E =，显然，归一化电场z z E gλπβ2sin sin '==如果我们取任意一零点（波节点）作为坐标起始位置，且坐标用d 表示，则：d E gλπ2sin'=而晶体二极管上的检波电压u 正比于探针所在处的|E ´|，所以，上式可以用u 的归一化值u ´来表示。

即：d u u u gλπ2sinmax'==由于晶体二极管的检波电流I 与检波电压u 之间的关系为：n cu I =，式中，c 为比例常数，n 为检波律。

代入上式，则有：ngd c I λπ2sin'=式中，c ´为比例常数。

驻波比的测量是微波测量中最基本、最重要的内容之一。

电压驻波比（以下简称驻波比）的定义是：传输线中电场最大值和最小值之比，即：min 'max'minmax EE E E S ==式中，'E 为电场的归一化值（相对场强）。

（二）、电压驻波比的测量1．直接法直接测量传输线驻波的波腹点和波节点场强，由定义求得驻波比的方法称为直接法。

该方法适合于中、小驻波比（即S ＜6）。

如果测得驻波的波腹点与波节点的指示器读数分别为max I 和min I ，根据晶体定标曲线可读出相应的max'E和min'E，则驻波比S 为：min'max 'EE S =（2-1）在我们实验中所使用的功率电平范围内，一般可近似地认为是平方律检波，即：2max''max E C I =2min''min E C I =式中，C´为比例系数，则：'maxmax'C I E ='min min'C I E = 代入式（2-1）中，可得：min max min'max 'I I E E S ==（2-2）2．等指示度法等指示度法是在驻波节点附近测量数据，再根据驻波分布规律求出驻波比。

电压驻波比的测量一实验目的通过对电压驻波比的测量实验，掌握驻波测量线的正确使用以及掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。

二实验原理测量电压驻波比、阻抗、匹配情况等等，是微波测量的重要工作。

驻波测量线就是测量的基本仪器。

测量线由开槽波导，不调谐探头和滑架组成。

开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以探测微波传输系统中电磁场分布情况。

测量线波导是一段精密加工的开槽直波导，此槽位于波导宽边的正中央，平行于波导轴线，不切割高频电流，因此对波导内的电磁场分布影响很小。

此外，槽端还有阶梯匹配段，两端法兰具有尺寸精确的定位和连接孔，而且保证开槽波导有很低的剩余驻波系数。

三厘米波导测量线的外形图见实验仪器介绍部分所示。

滑架是用来安装开槽波导和不调谐探头的。

把不调谐探头放入滑架的探头插孔中，拧紧锁紧螺钉，即可把不调谐探头紧固。

探针插入波导中的深度，用户可根据情况适当调整。

出厂时，探针插入波导的深度为1.5mm，约为波导窄边尺寸的15%。

电压驻波比的测量方法有未调制的频率法和调制的频率法种。

这里讲述调制的频率法，它的测量连接如图所示。

测量连接如图驻波测量是电磁波测量中最基本和重要内容之一，通过电磁波的测量可以测出阻抗、波长、相位等其它参量。

在测量时，通常测量电压驻波系数，即波导中电场最大值1最先值之比， 即 m ax m inE S E =⑴ 小驻波比（1.05<S<1.5）这时,驻波的最大值和最小值相差不大，且不尖锐，不易测准，为了提高准确度，可移动探针到几个波腹点和波节点记录数据，然后取平均值再进行计算。

若驻波波腹点和节点处读数分别为Imax ，Imin 则电压驻波系数为⑵ 中驻波比（1.5<S<5）此时，只须测一个驻波波腹和一个驻波波节，即直接读出Imax ，Imin⑶ 大驻波比（S>5）当S>5时，如果直接测量大驻波的最大值，就会引入误差，驻波的最大值超出了指示器量程。

实验二_驻波比的测量实验四驻波比的测量【实验目的】掌握测量驻波比的原理和常用方法。

【实验内容】在测量线系统中，选用合适的方法测量给定器件的电压驻波系数。

【实验框图与仪器】选频a.放大器信号源隔离器频率计衰减器测量线被测件图1 驻波比测量系统图 b.c.网络分析仪信号源被测件频谱仪【实验原理】测试微波传输系统内电磁场的驻波分布情况，包括场强的最大点、最小点的幅度及被测件其位置，从而得到驻波比(或反射系数)和波导波长。

由于驻波比(或反射系数)能表征电磁场的分布规律，所以它们时微波设备和元器件的一项重要指标，因此驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q值等其它参量。

产生驻波的原因是由于负载阻抗与波导特性阻抗不匹配。

因此，通过对驻波比的测量，就能检查系统的匹配情况，进而明确负载的性质。

在测量时，通常测量电压驻波系数，即波导中电场最大值与最小值之比: Emax (1,14) ,,Emin其中，和分别是微波传输系统电场的最大值和最小值。

一固定长度的探针感EEmaxmin应的电动势正比于场强，因此对平方律检波，有EI maxmax,,,(1,15)EIminmin式中，和分别是电场为最大和最小时指示器的读数。

对于直线律检波有IImaxminImax (1,16) ,,Imin如果不知道检波律，必须用晶体检波特性曲线求出场强和指示器读数的关系再求得。

测量驻波系数的方法与仪器种类很多，本实验中将学习用测量线测量驻波系数的几,种方法。

驻波比的测量，应根据驻波比的大小采用不同的方法，以保证测量的精度。

1、直接法(小驻波比的测量 1.05<ρ<1.5)3 直接法测量驻波系统框图如图示。

测量放大器被测器可变衰微波信隔离器件减器号源波导测量线3 图直接法测量驻波系统框图图,1,直接法测量驻波系数直接测量沿线驻波的最大点与最小点场强如图4所示，从而求得驻波系数的方法称为直接法。

半波振子的输入阻抗与驻波比的测试实验原理
半波振子是一种常用的天线结构，其输入阻抗和驻波比的测试是判断天线性能的重要手段。

下面是它们的实验原理：
1. 输入阻抗测试原理
输入阻抗是指天线口的阻抗值，通常用复数形式表示。

在实际使用中，为了优化天线系统的匹配，需要对其进行输入阻抗测试。

输入阻抗测试通常通过一些特定的测量方法实现，如：
(1) 端口阻抗测量：可通过阻抗分析器测量天线端口的阻抗。

(2) 反射系数测量：可以通过向天线端口输入信号，通过反射系数计算得到输入阻抗值。

(3) 同轴适配器法：用同轴适配器将天线端口与测试设备相连，实现输入阻抗测试。

2. 驻波比测试原理
驻波比是指在传输线中反射波和正向波形成的电压幅值比值。

驻波比越小，表示
反射波越少，线路匹配性能越好，天线性能也越好。

一般认为驻波比小于2就能基本保证线路匹配性能。

驻波比的测试方法主要有：
(1) 反射法：用反射系数测量仪测量传输线中反射波和正向波的幅值，从而计算得到驻波比。

(2) 平衡法：用平衡器测量信号的正向和反向功率，从而计算得到驻波比。

(3) 调制法：将一正弦波与测试信号混合，将其通过传输线，然后侧于线路接口处测量反射波信号的幅值，从而计算得到驻波比。

需要注意的是，由于半波振子的结构比较复杂，其输入阻抗和驻波比的测试需要根据具体测试方法进行合理选取。