实验三 微波波导波长与频率的测量、分析和计算
一、南通市第三中学实验目的
(1) 熟悉微波测量线的使用；
(2) 学会测量微波波导波长和信号源频率；
(3) 分析和计算波导波长及微波频率。
二、实验原理
测量线的基本测量原理是基于无耗均匀传输线理论，当终端负载与测量线匹配时测量线内是行波；当终端负载为短路或开路时，传输线上为纯驻波，能量全部反射。根据驻波分布的特性，在波导系统终端短路时，传输系统中会形成纯驻波分布状态，在这种情况下，两个驻波 波节点之间的距离即为波导波长的 1/2 ，所以只要测量出两个驻波波节点之间的距离，就可以得到信号源工作频率所对应的波导波长。 方法一：通过测量线上的驻波比，然后换算出反射系数模值，再利用驻波最小点位置 dmin 便可得到反射系数的幅角以及微波信号特性、网络特性等。根据这一原理，在测得一组驻波最小点位置 d1，d2，d3，d4 … 后，由于相邻波节点的距离是波导波长的 1/2，这样便可通过下式算出波导波长。
(3-1)
方法二：交叉读数法测量波导波长，如图 3-1 所示。
图 3-1 交叉读数法测量波节点位置
为了使测量波导波长的精度较高(水下滑翔机接近实际的波导波长)，采用交叉读数法测量波导波长。在测试系统调整良好状态下，通过测定一个驻波波节点两侧相等的电流指示值 I0 (可选取最大值的 20%)所对应的两个位置 d1、d2，则取 d1、d2 之和的平均值，得到对应驻波波节点的位置 dmin1 。用同样的方法测定另一个相邻波节点的位置 dmin2 ，如图 3-1 所示，则 麦兜族dmin1 、 二氧化氯dmin2 与系统中波导波长之间的关系为：
(3-2)
花木水 (3-3)
在波导中，还可利用下面公式计算波导波长：
(3-4)
式中，λ0为真空中自由空间的波长。本实验中波导型号为 BJ-100，其宽边为 a =22.86 mm ，代入上式计算出波导波长。
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