微波测量仪器 ppt
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微波测量仪器及其调整实验一、实验目的(1)熟悉基本微波测量仪器。
(2)了解各种常用微波器件。
(3)学会调整微波测量线。
(4)学会测量微波波导波长和信号源频率二、实验原理(1)基本微波测量仪器微波测量技术是通信系统测试的重要分支之一,也是射频工程中必备的测试技术。
它主要包括微波信号特性测量和微波网络参量测量。
微波信号特性参量主要包括微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等,微波网络参数包括反射参量(如反射系数、驻波比)和传输参量(如[S]参数)。
测量的方法分为点频测量、扫频测量和时域测量三大类。
点频测量是指信号源只能工作在单一频点逐一进行测量;扫频测量是在较宽的频带内测得被测量的频响特性,如加上自动网络分析仪,则可实现微波参数的自动测量与分析;时域测量是利用超高速脉冲发生器、采样示波器、时域自动网络分析仪等在时域进行测量,从而得到瞬态电磁特性。
下图是典型的微波测量线。
它由微波信号源、隔离器或衰减器、定向耦合器、波长/频率计、测量线、终端负载、选频放大器及小功率计等组成。
(2)常用微波器件简介微波器件的种类很多,下面主要介绍实验室里常见的几种器件:①检波器②E-T接头③H-T接头④双T接头⑤波导弯曲⑥波导开关⑦可变短路器⑧匹配负载⑨吸收式衰减器⑩定向耦合器⑪隔离器(3)微波测量线的调整1.微波测量系统组成2.测量线的调整①将信号源设置在内调制状态,选择工作频率在10GHZ,将衰减器调整到合适的位置。
②开槽测量线是指在波导宽边中央开一条狭窄的槽缝,在其中放一个可以沿槽移动 的探针与波导中的电场耦合,并经检波二极管输出低频1kHz 信号送人选频放大器输 出指示。
为了保证输出有两处可以调整:探针深度调整和耦合输出匹配调整,探针 深度既不能太深,影响波导内场分布,也不能太浅,否则耦合输出太弱。
③反复调整输出衰减器、探针位置、探针耦合匹配、选频放大器灵敏度,使测量线 工作在最佳状态。
(4)用测量线测波导波长和信号源频率测量线的基本测量原理是基于无耗均匀传输线理论。
微波暗室测量方法我折腾了好久微波暗室测量方法,总算找到点门道。
我一开始弄这个的时候,那真是瞎摸索。
就知道要测量微波之类的东西得在这个暗室里面搞,但是咋搞呢?我先来说说这个设备的摆放吧。
这个设备的位置可重要了,我刚开始没注意,就随随便便地把那些测量仪器放在暗室里,结果测出来的数据那叫一个乱。
就好像你炒菜,调料乱放,炒出来的菜肯定不好吃。
后来我就参考手册,把仪器放在一个相对稳定的平台上,而且要远离那些可能会干扰信号的东西,这就像你睡觉的时候,得找个安静的地方一样。
测量的时候,校准这一步也是个大问题。
我试过一种方法,以为按照常规的仪器校准流程就可以了,但是不行啊。
在微波暗室里,好像有一些特殊的地方。
比如说校准的频率范围设置,我一开始没设置对,太宽了可能,测出来的数据偏差很大。
后来经过不断地试验,我发现要根据你实际测量的信号频率,很精准地来设定校准频率范围。
这就好比你要开锁,你得找对钥匙的形状,不能乱捅一样。
还有这个暗室的环境稳定也很重要。
我记得有一次测量的时候,应该是暗室的温度波动有点大,可能是哪里的空调出问题了。
我当时还奇怪呢,数据为什么老是飘忽不定。
后来才知道,哪怕一点点温度的变化,都可能影响测量结果。
就像水在不同温度下密度不一样似的,微波在不同温度环境下的传播也会受到影响。
说到接收天线的管理,我也走了不少弯路。
我开始就把天线放那,也没仔细检查天线的角度和方向,以为差不多就行,结果发现测量的数据不准确。
后来我发现,每次测量前,都得仔细调整天线的指向,要正对着你要测量的信号源方向,而且角度的偏差要尽可能小。
这就好像你拍照,你镜头不对准要拍的东西,拍出来的照片肯定不是你想要的。
我到现在也不敢说我完全掌握了微波暗室测量方法。
但是通过这些经历,我就想告诉大家,一定要慢慢来,每一步都仔细对待,有手册就多看看手册。
遇到问题不要怕,多尝试一些不同的设置和调整,慢慢就会找到适合自己的测量方法了。
总之一句话,细节决定成败,在微波暗室测量这个事儿上是再正确不过了。
第二章微波测量仪器和系统
微波信号源功能与构成
一个微波振荡器,配以必要的控制驱动电路,就构成了最基本的信号源。
不同的应用,对信号源的输出有不同的特性要求。
信号源的设计,就是围绕振荡器,施加不同的控制处理电路,满足不同应用需求的过程。
普通信号发生器
在微波信号输出前加上可变衰减器,可以通过选择合适的可变衰减器控制输出信号功率范围
在振荡器后、可变衰减器前加入放大器能够隔离衰减器值变化引起的振荡器频率变化
对可变衰减器进行自动增益控制,保证输出信号稳定度(ALC是实现自动电平控制系统的简称)
带调频、调幅、方波及脉冲等信号的信号源
振荡源
振荡器模型
常用的振荡器
直接合成(混频(加、减)、倍频(乘)、分频(除)、滤波)数字合成DDS(相位累加器、相位寄存器、
非相干合成
微波信号源典型组成
微波信号源特征
显示设备和信号检测
主要性能指标:频率范围、频率响应、灵敏度、端口阻抗、最大输入功率、极性、VSWR、接头形式
功率检测
电阻侧辐射热议:利用某些温度敏感元件的电阻随所加的功率大小而变化的效
对功率大小进行检测
频谱分析仪
扫频超外差式频谱仪的原理图
噪声系数测试仪
噪声源:应用的噪声源分为三种类型
宽带电磁信息检测系统。
微波辐射仪的工作原理微波辐射仪是一种用来测量物体表面温度的仪器。
它利用了微波和物体表面温度之间的关系,通过测量微波信号的反射或者发射来确定物体表面的温度。
本文将介绍微波辐射仪的工作原理及其应用。
工作原理微波辐射仪的测量原理基于斯特温-玻尔兹曼定律和物体表面反射和辐射的关系。
当物体处于室温或以上时,物体表面会发出热辐射,辐射的能量与物体表面温度成正比。
斯特温-玻尔兹曼定律表明,辐射的能量密度正比于物体的温度的四次方。
因此,可以通过测量这种辐射来确定物体表面的温度。
微波辐射仪发射的微波能量会被物体表面吸收,导致表面温度升高,表面温度升高导致物体表面反射的能量也会增加,并降低微波辐射仪接收到的微波信号。
根据物体反射和辐射的关系,可以通过测量微波信号的反射或者发射来确定物体表面的温度。
微波辐射仪可以使用两种不同的技术来测量表面温度:被动技术和主动技术。
被动技术使用物体表面发出的自然辐射来测量表面温度,而主动技术则是通过微波能量的发射和反射来测量表面温度。
应用微波辐射仪在许多领域都有广泛的应用,包括医疗、研究和工业。
以下是一些常见的应用:医学在医学领域中,微波辐射仪可以用来测量体温、诊断皮肤病和检测乳腺癌等疾病。
对于乳腺癌,微波辐射被用来通过检测肿瘤产生的微波辐射来识别肿瘤位置。
这种技术比传统的X光检测方法更安全,也更有效。
工业微波辐射仪在工业领域中也有广泛应用。
例如,在食品和木材加工中,微波辐射仪可以用来检测产品的温度,确保产品被充分热处理。
在纺织业中,微波辐射仪可以用来测量聚酯纤维中的水分含量,以确定它们的干燥程度。
此外,在冶金和陶瓷生产中,微波辐射仪可以用来监测炉温和工艺过程。
研究微波辐射仪在大气、宇宙和地球科学的研究中也有应用。
例如,在大气研究中,微波辐射仪可以用来测量大气层内的水汽含量和温度。
在宇宙研究中,微波辐射仪可以用来检测星际尘埃和冷氢气体的辐射。
在地球科学中,微波辐射仪可以用来测量土壤水分含量和植被生长情况。
实验报告专用纸姓名:学号:实验台号:实验日期:实验名称:微波工作波长的测量成绩:测量线通常由一段开槽传输线,探头(耦合探针、探针的调谐腔体和输出指示)、传动装置三部分组成。
由于耦合探针伸入传输线而引入不均匀性,其作用相当于在线上并实验目的1.熟悉测量线的使用方法。
2.掌握工作波长测量的方法。
联一个导纳,从而影响系统的工作状态。
为了减小其影响,测试前必须仔细调整测量线。
实验中测量线的调整一般包括选择合适的探针穿伸度、调谐探头和测定晶体检波特性。
实验仪器探针电路的调谐方法:先使探针的穿伸度适当,通常取1.0~1.5mm。
然后测量线终端接匹配负载,移动探针至测量线中间部位,调节探头活塞,直到输出指示最大。
(2)波长测量测量波长常见的方法有谐振法和驻波分布法。
实验原理1.测量系统的连接与调整进行微波测量,首先必须正确连接与调整微波测试系统。
图3-1示出实验室常用的微波测试系统,信号源通常位于左侧,待测元件接在右侧,以便于操作。
连接系统平稳,各元件接头对准。
晶体检波器输出引线应远离电源和输入线路,以免干扰。
如果系统连接不当,将会影响测量精度,产生误差。
图3-1 微波测试系统系统调整主要指信号源和测量线的调整以及晶体检波器的校准。
信号源的调整包括振荡频率、功率电平及调制方式等。
本实验讨论驻波测量线的调整和晶体检波器的校准。
2.测量线的调整及波长测量(1)驻波测量线的调整驻波测量线是微波系统的一种常用测量仪器,它在微波测量中用途很广,如测驻波、阻抗、相位、波长等。
实验原理a. 用谐振式波长计测量。
调谐波长计,使得指示器指针达到最大值,记录此时的波长计刻度,查表,确定波长计谐振频率,再根据fc=λ,计算出信号源工作波长。
b. 用驻波测量线测量,当测量线终端短路时,传输线上形成纯驻波,移动测量线探针,测出两个相邻驻波最小点之间的距离,即可求得波导波长,再根据公式(3-2)计算出工作波长。
c. 将精密可调短路器接在测量线的输出端,置测量线探针于某一波节点位置不变,移动可调短路器活塞,则探针检测值随之由最小逐渐增至最大,然后又减至最小值,即为相邻的另一个驻波节点,短路器活塞移动的距离等于半个波导波长。