大连理工大学预习报告
测试
探针姓名：谢春梅 班级：电子1203 学号：201281477 同组人：孟哲宇
一、 实验目的与要求
1、 了解微波基本测试结构的组成和相关元器件的作用，掌握仪器使用方法。
2、 熟悉并掌握波导测试线的调整及使用方法。
3、 了解并掌握晶体检波二极管的检波特性与校准方法。
4、 熟练掌握交叉读数法测量波导波长的方法。
二、 实验内容与原理
1、实验内容
1）、了解微波基本测试结构的组成和相关元器件的作用，掌握仪器使用方法。
2）、熟悉并了解波导传输线特性。
2、实验原理
1）、测量系统的连接与调整：
图2-1 晶体二极管检波特性测试系统框图
实验前，按照框图正确连接与调试实验系统至关重要，否则会影响测量精度。
2）、测量线的调整及波长的测量
（1）驻波测量线的调整
为了分析方便，通常把探针等效为导纳与传输线的并联等效电路如图2-2所示
图2-2 探针等效电路
其中Gu为探针等效电导，反映探针吸取功率的大小，Bu为探针等效电纳，表示探针在波导中产生反射的影响。当终端接任意阻抗时，由于Gu的分流作用，驻波腹点的电场强度要比真实值小，而Bu的存在将使驻波腹点和节点的位置发生偏移。当测量线终端短路时，如果探针放在驻波的波节点B上，由于此点处的输入导纳yin→∞故Yu的影响很小，驻波节点的
位置不会发生偏移。如果探针放在驻波的波腹点，由于此点上的输入导纳yin→0，故Yu对驻波腹点的影响就特别明显，探针呈容性电纳时将使驻波腹点向负载方向偏移，所以探针引入的不均匀性，将导致场的图形畸变，使测得的驻波波腹值下降而波节点略有增高，造成测量误差。欲使探针导纳影响变小探针愈浅愈好，但这时在探针上的感应电动势也变小了。通常我们选用的原则是在指示仪表上有足够指示下，尽量减小探针深度，一般采用的深度应小于波导高度的10％～15%。
（2）波长测量
测量波长常采用谐振法或者驻波分布法。
驻波法是用驻波测量线进行测量。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，测出两个相邻驻波的最小点之间的距离，即可求得波导波长g。在传输横电磁波的同轴系统中，按上测出的波导波长g就是工作波长；但是在波导系统中，测量线测出的波长是波导波长g，它是入射波与反射波迭加而成的合成波，由于波导中的电磁波以光速按“之”字形进行传播，所以它要大于在自由空间传播的波长，二者之间的关系是：
λg=
式中的λg为矩形波导中传播的散波的“临界波长”，只有当自由空间的工作波长λ小于临界波长λg 时，电磁波才能在矩形波导中得到传播。对于波导传播的TEmn波或TMmn波的临界波长公式为
λ=
提高测量的精度，通常采用交叉读数法确定波节点位置，并测出几个波导波长求其平均值。所谓交叉读数法，是指在波节点附近两旁出指示电表读数相等的两个对应位置d11、d12、d21、d22„„然后分别以其平均值确定波节点的位置，如图2-3所示。
图2-3 交叉读数法测量驻波比节点位置
（3）晶体检波特性的测量
在微波测量系统中，送至指示器的微波能量通常是经过晶体二极管检波后的直流或低频电流，指示电表的读数是检波电流的有效值。晶体二极管为非线性元件，其检波电流与两端电压之间的关系为图6 晶体二极管的检波特性
，式中，n表征晶体管的检波规律：如n=1，则I与U成正比，称为线性检波；当n=2时，I与U2成正比，称为平方检波。晶体二极管的检波特性是随其端电压的变化而变化的，当端电压较小时，呈现平方律；当端电压较大时，呈现线性规律。如图6所示，在U>U1范围内，近似为线性；U<U2时平方规律；U2<U< U1而在的范围内，检波律n不是常数。因此，加在晶体管两端的电压变化幅度较大时，n就是不常数。所以在精密测量中必须对晶体的检波律进行定标。
测量线探针在波导中感应电动势（即晶体二极管两端电压U）与探讨针所在处的电场E成正比，所以检波电流和波导中的电场E同样满足关系
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所以要从检波电流读数值决定电场强度的相对值，必须确定晶体检波律n。当n=2时，检波电流读数为相对功率指示值。
实验室常用驻波法为晶体定标，具体又分为两种：
(1)测量指示器读数与相对场强的关系曲线：
当测量线终端短路时，沿线各点电场分布为
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即电场的相对强度为
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式是Em为驻波波腹点的电场强度，为波导波长，d为测量线探针与驻波节点的距离, 是探针位置的相对场强。将7式代入到5式得
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I和E`随d的变化曲线如图7所示 。
在范围内，移动探针，使其偏离驻波节点不同位置d，在场强相对值不同时，读取指示电表读数U，即能作出U~E`关系曲线，也就是二极管的定标曲线，如图8所示。
对8式左端用U表示，并取对数，并令常数=1，得到
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即logU与成正比，作出logU~曲线，求出斜率n，或用最二乘法
求出n即为晶体检波律。
三、 实验主要仪器设备
1、 x波段信号源
2、 1khz选频放大器
3、 驻波测量线
4、 可变衰减器
5、 直读式频率计
6、 精密衰减器
7、 短路板等
四、 实验步骤及操作方法
1、 频率及波长测量
1） 用直读式频率计读取频率f，并转换出工作波长。
2） 用测量线测量波导波长。
3） 用可变短路活塞测量波导波长。
2、晶体二极管的检波特性的测量
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