微波技术是近代发展起来的一门尖端科学技术，且应用极为广泛，因此对微波（波长1㎜到1ｍ的电磁波）的研究很重要。通过本实验可了解微波的传播特点，微波在波导中的分布，及微波的基本测量方法。 一、 实验目的
⒈了解微波在波导中的传播特点； ⒉学习驻波法和共振吸收法测量波长； ⒊ 掌握微波的基本测量方法。
二、实验仪器
微波源、测量线、吸收式波长计、测量放大器、波导等。
三、实验原理：cn1069
铱-192引起微波传播的空心金属管称为波导管。常见的波导管有矩形波导管和圆柱形波导管。在实际应用中，总是把波导设计成只能传输单一的波型：横电波TE 或横磁波TM 。我们实验用的是矩形波导，它传播的是横电波TE 10 ，沿波导传播方向没有电场分量，磁场可以有纵向和横向分量。
⒈TE 10 型波
在一个均匀、无限长和无耗的矩形波导中（长边宽度为 a =22.86mm，窄边宽度为 b ，如图1所示），沿Z 方向传播的TE 10 型波的各个场分量为：,
)()sin(z t j x e a x a j
H βωππβ-= ，0=y H ，)()cos(z t j z e a
x
H βωπ-=
0=x E ，)(0)sin(z t j y e a
x
a j E βωππωμ--= ，0=y E 其中：ω为电磁波的角频率，f πω2= ，f 是微波频率；
β为微波沿传输方向的相位常数g λπβ/2=；
g λ 称为波导波长，
2
)(
1c
g λλλ
λ-=，f c /=λ称为工作波长即自由空间波长；
a c 2=λ称为临界波长，只有c λλ<；的微波才能在波导中传播。TE 10型波的结构如
图1
z
由以上分析可知工作波长λ是微波源发射的电磁波，在自由空间中传播的波长 。波导波长λg 则是电磁波在波导中两侧壁来回反射，所形成电磁场场强沿波导传播方向的周期性分布，这种周期长度就对应于波导波长λg 。
⒉吸收式频率计：
如图2所示，我们采用圆柱形吸收式频率计 测量工作波长。传输波导的电磁波经耦合孔 与腔体耦合，旋转调谐柱以改变它的插入深 度，从而改变腔体的固有频率，当腔体的固 有频率与传输波导中电磁波的频率相同时， 腔体就发生共振，吸收部分电磁能量，传输 到波导末端的负载（如微安表）的能量就会 下降，这时微安表指示下降，便能测得工作 频率f，则工作波长为λ= c/f 。每一支频率计 都会给出一张“频率校正表”，根据调谐柱 螺旋测微器的读数，查频率。
⒊ 晶体检波器
水塔控制器
如图3所示，从波导宽壁中点耦合出两宽壁 间的感应电压，经微波二极管进行检波，它的输 出接收器（A μ表）上可以得到检波输出的相对 指示。调节短路活塞位置，可使检波管处于驻波 腹点，以获得最高的检波效率。通常还配有三个 前置螺钉，调节检波器同波导的匹配。
⒋驻波测量线
如图4所示，它由一段沿传 播方向在宽壁中心有细长槽开口 的直波导，与一个可沿开槽移动 并带有微波晶体检波器的探针探 头组成。探针经细槽插入波导， 探针感应微波电场，再经晶体二 极管检波输 出。根据输出器读数 的大小可确定探针位置微波电场 强度的相对强弱。
⒌测量方法
① 用吸收式频率计和晶体检波器测量微波的工作波长λ，先测微波频率再计算工作波长。 ②在波导终端加全反射金属片（短路片）。微波被短路片全反射，入射波与反射波叠加，则沿波导传播Z 方向形成驻波，驻波中相邻波节之间的间距为半个波导波长。用驻波测量线可测定波导波长g λ。
监视器安装四、实验内容及步骤
⒈微波工作波长λ的测定
图3晶体检波器
图4测量线
图2频率计
led天花灯电源
①实验装置如图5所示
②把微波电源的“工作选择开关”置于“连续”档。测量放大器置关，调微波电源的反射极电压，使微安表读数相对变大。调节晶体检波器的短路活塞及调配螺钉，使微安表读数最大。 ③调节频率计的调谐柱，使晶体检波器的微安表读数相对最小，这时频率计的固有频率与微波频率相等。记录调谐柱螺旋测微器的读数，查校正表得频率。应注意的是，调谐柱的调节一定要缓慢，否则微安表指针将来不及反应，从而观察不到谐振现象。重复测量三次。
⒉波导波长的测量
①实验装置，图5的装置去掉晶体检波器，换上短路片，则波导中形成驻波。相邻波节的间距为半个波导波长，用测量线测定波导波长。 ②调节测量线：
微波电源置于“方波”档。移动测量线探针到波腹位置，调节测量线的调谐活塞，使测量放大器的偏转读数最大。为了减小探针对场的影响，探针应置最小深度，但探针刻度读数不能小于零刻度值，同时测量线又有一定的输出，可调测量放大器的放大倍数，移动探针可观察驻波的电场分布。
③用“交叉读数法”测量波导波长
常采用波节位置测量波导波长，因波节位置
变化平缓，故直接测量不够准确。确定波节 位置要采用“交叉读数法”，如图6所示。在 波节两边取相等指示值的两点D 1，D 2，则波 节的位置为：
车顶横杆2
2
10D D D +=
在测量线中央位置选两相邻波节，重复测量六 次，处理数据计算误差。
五思考题
⒈TE 10型波是什么意思？
⒉驻波测量线的调节应注意哪些问题？
⒊为什么有时晶体检波器在微波源和检波二极管都完好的情况下，会出现输出电流很小的现象，如何调节？
⒋工作波长能大于临界波长a c 2=λ吗？
⒌试设计对微波屏蔽材料屏蔽特性的检测方法。
⒍测量线测波节时，为什么要采用“交叉读数法”测量？
图5实验装置图 1 0 2 图6交叉测量法
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