测量微波波长

东南大学工程矩阵理论样卷及答案3

微波波段 波段名

称 波段名称 频率范围 波长范围 频率范围 波长范围 L波段 1 - 2GHz 300.00 -

150.00 mm

S波段 2 - 4 GHz 150.00 - 75.00 mm

C波段 4 - 8 GHz 75.00 - 37.50 mm

X波段 8 - 12 GHz 37.50 - 25.00 mm

Ku波段 12 - 18 GHz 25.00 - 16.67 mm

K波段 18 - 27 GHz 16.67 - 11.11 mm

Ka波段 27 - 40 GHz 11.11 - 7.50 mm Q波段 30 - 50 GHz 10.00 - 6.00 mm U波段 40 - 60 GHz 7.50 - 5.00 mm V波段 50 - 75 GHz 6.00 - 4.00 mm E波段 60 - 90 GHz 5.00 - 3.33 mm W波段 75 - 110 GHz 4.00 - 2.73 mm F波段 90 - 140 GHz 3.33 - 2.14 mm

D波段 110 - 170 GHz 2.73 - 1.76 mm

东南大学工程矩阵理论样卷及答案3

· V波段 · Q波段

用双棱镜干涉测光波波长的研究

作者：顾怀斌 学号：200802050220 红河学院08级物理系

摘要：菲涅耳双棱镜实验是一种分波阵面的干涉实验，实验装置简单，但设计思想巧妙。

它通过测量毫米量级的长度，可以推算出小于微米量级的光波波长，从而掌握光的干涉的有关原理和光学测量的一些基本技巧。

关键词：光具座；单色光源（钠光）；可调狭缝；双棱镜；辅助透镜（两片）；测微目镜、

白屏。

Abstract: the Fresnel double prism experiment is an points, the interference experiment wave array experiment device is simple, but the design thought and skillful. It by measuring the length of magnitude, can millimeter less than calculate the sub-micrometer range; wavelengths of light

Keywords: optical benches； th

矩形波的截导频率f止c=1 4.9/9 (aHG)z矩形 导的起波频始=1率.52cf( GH)z1=783.5/7 aG(zH )形波矩导的终止率频1=9.f c(HzG=2)8.48/a1( GH)

标z准 型 号 国-国家中 标准B 3JB J BJ45 JB BJ68 JB9B 12JB 1J4B J1 8BJ22B J2 6JB2 3J40B JB4 8B58 BJ70 JJ8B4 B10J BJ120 0BJ104 J1B0 8EI-国A际 国-国家 标准英 准 WR-标3200 WR2-100 WR-810 W0R150- W0-R110 5W-9R5 7RW7-70WR- 50 W6R-50 1RW430 -RW-304WR-284 RW-292 WR1-78WR-1 59 R-W37 1R-W11 WR2-90W -7R5WR 6- WR-21 5无 无W1G GW2W 3 GG4 WW5 WG6GW G7W 8 WGGA9W 10 GG1W1A WG12WG 1 3GW1 WG14 5W16G G1W7 GW1 W819G 513IEC-标 R3 R4 准R5 R R8 69RR 21 R14 R81 22 R26

矩形波的截导频率f止c=1 4.9/9 (aHG)z矩形 导的起波频始=1率.52cf( GH)z1=783.5/7 aG(zH )形波矩导的终止率频1=9.f c(HzG=2)8.48/a1( GH)

标z准 型 号 国-国家中 标准B 3JB J BJ45 JB BJ68 JB9B 12JB 1J4B J1 8BJ22B J2 6JB2 3J40B JB4 8B58 BJ70 JJ8B4 B10J BJ120 0BJ104 J1B0 8EI-国A际 国-国家 标准英 准 WR-标3200 WR2-100 WR-810 W0R150- W0-R110 5W-9R5 7RW7-70WR- 50 W6R-50 1RW430 -RW-304WR-284 RW-292 WR1-78WR-1 59 R-W37 1R-W11 WR2-90W -7R5WR 6- WR-21 5无 无W1G GW2W 3 GG4 WW5 WG6GW G7W 8 WGGA9W 10 GG1W1A WG12WG 1 3GW1 WG14 5W16G G1W7 GW1 W819G 513IEC-标 R3 R4 准R5 R R8 69RR 21 R14 R81 22 R26

用双棱镜干涉测光波波长

【实验目的】

1．掌握用双棱镜获得双光束干涉的方法，加深对干涉条件的理解． 2．学会用双棱镜测定钠光的波长.

【仪器和用具】

光具座，单色光源（钠灯），可调狭缝，双棱镜，辅助透镜（两片），测微目镜，白屏.

【实验原理】

如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且它们的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域，光强分布是不均匀的，而是在某些地方表现为加强，在另一些地方表现为减弱（甚至可能为零），这种现象称为光的干涉，

菲涅耳利用图1所示的装置，获得了双光束的干涉现象，图中AB是双棱镜，它的外形结构如图2所示，将一块平玻璃板的一个表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角A较

0

小（一般小于1）．从单色光源发出的光经透镜L会聚于狭缝S，使成S为具有较大亮度的线状光源．从狭缝S发出的光，经双棱镜折射后，其波前被分割成两部分，形成两束光，就好像它们是由虚光源S1和S2发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠区域

P1P2内产生干涉．当观察屏P离双棱镜足够远时，在屏上可观察到平行于狭缝S的、明暗

相间的、等间距干涉条纹．

图1双棱镜干涉实验光路

实验 11迈克尔逊干涉仪测光波波长

1.迈克尔逊干涉形成的等倾干涉条纹的条件、条纹的特点、条纹出现的位置和测量波长的公式。比较等倾干涉条纹和牛顿环（等厚干涉）异同。 提示：（1）迈克尔逊干涉形成等倾干涉条纹的条件：①M1、M 2（M2在 M1镜附近的虚像）两反射镜互相平行。②产生干涉的两束光应是相干光，且光程差要满足明暗条纹条件； （2）条纹的特点包括条纹形状、条纹分布，条纹级数、条纹属性（等倾还是等厚）以及条纹的变化；

（3）条纹出现的位置是指条纹所在位置。（迈克尔逊干涉用的光源是光纤激光（点光源）条纹出现的位置是在两虚光源发出的两相干光相遇的范围，是非定域的，等厚干涉用的光源是面光源钠光，条纹出现的位置在牛顿环装置表面附近，是定域的）。

（4）实验测量波长公式：（△N为条

纹变化（冒出或陷入）条数，

△h为M1、M2镜间的空气薄膜厚度的变化）。

（5）用迈克尔逊干涉仪观察到的等倾干涉条纹与牛顿环的干涉条纹异同：二者虽然都是中间疏边缘密明暗相间的同心圆条纹，但牛顿环属于等厚干涉的结果，并且等倾干涉条纹中心级次高，而牛顿环则是边缘的干涉级次高，所以当增大（或减小）空气层厚度时，等倾干涉条纹会向外涌出（或向中心缩进），而牛顿环则会向中心缩

实验B1 微波测量系统调试与频率测量

【实验目的】

1．了解微波测量系统的基本组成，学会一般的调试方法。

2．了解反射速调管微波信号源原理及特性，掌握调整参数使微波源实现最佳工作状态的方法。 3．了解微波谐振腔的基本特性，掌握测量谐振腔的谐振频率和品质因数的基本方法。 4．学会用谐振腔波长表测量微波频率。

【实验原理】

一．微波测量系统

微波测量系统通常由等效电源、测量装置、指示仪器三部分组成。微波等效电源部分即微波发送器，包括微波信号源、工作状态（频率、功率等）监视单元、隔离器等。测量装置部分也称测量电路，包括测量线、调配元件、待测元件、辅助器件（如短路器、匹配负载等）以及电磁能量检测器（如晶体检波架、功率插头等）。测量指示仪器是显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、选频放大器、功率计、示波器、数字频率计等。

二．反射速调管微波信号源

微波信号源有许多类型，本实验中使用的是反射式速调管信号源

1．反射速调管的工作原理

反射式速调管有阴极、阳极（谐振腔）、反射极三个电

极，结构原理如图2所示。阴极发射电子；阳极利用耦合环和同轴线输出微波功率；反射极用以反射电子。由阴极发出电子束，受直流电场加速后，进入谐振腔。电子以不同的速度从谐

1. 请分别画出通过式、反应式和终端反射式微波谐振腔的谐振曲线（幅频特性）。

2. 当耦合系数β《1时，分别写出通过式、反应式和终端反射式微波谐振腔固有品质因数Q0的测试方案，其中包括

（1） 组建由标量网络分析系统组成的Q0值测试系统方框图； （2） 测试步骤和计算公式； （3） 主要测试误差源。

3. 相位噪声与噪声系数是否是同一概念，为什么? 4. 简述测试噪声系数的Y系数方法。

5. 若用平均微波功率计测试幅值较大的脉冲调制的正弦波功率，怎样添加一些必要的元器件和设备进行测试，请画出测试系统方框图，并给出测试步骤。

6. 当微波信号源和负载均不匹配时，在两者之间将产生来回无穷反射。证明

（1） 负载总的入射波a1为

a1?bg(1??g?L)

式中bg为负载匹配时源的输出波，Γg和ΓL分别为微波信号源和负载的反射系数；

（2） 总的反射波b1为

b1?a1?L

（3） 若负载为功率测试探头，则测试误差为

?PdB?10lg(1??L)?10lg1??g?L

227. 已知两端口网络的散射参数和该网络输出负载反射系数ΓL，求该网络输入端口的反射系数Γin。

8. 请描述标量网络分析仪测试被测件插入损失和反射损失的校准方法。

1. 请分别画出通过式、反应式和终端反射式微波谐振腔的谐振曲线（幅频特性）。

2. 当耦合系数β《1时，分别写出通过式、反应式和终端反射式微波谐振腔固有品质因数Q0的测试方案，其中包括

（1） 组建由标量网络分析系统组成的Q0值测试系统方框图； （2） 测试步骤和计算公式； （3） 主要测试误差源。

3. 相位噪声与噪声系数是否是同一概念，为什么? 4. 简述测试噪声系数的Y系数方法。

5. 若用平均微波功率计测试幅值较大的脉冲调制的正弦波功率，怎样添加一些必要的元器件和设备进行测试，请画出测试系统方框图，并给出测试步骤。

6. 当微波信号源和负载均不匹配时，在两者之间将产生来回无穷反射。证明

（1） 负载总的入射波a1为

a1?bg(1??g?L)

式中bg为负载匹配时源的输出波，Γg和ΓL分别为微波信号源和负载的反射系数；

（2） 总的反射波b1为

b1?a1?L

（3） 若负载为功率测试探头，则测试误差为

?PdB?10lg(1??L)?10lg1??g?L

227. 已知两端口网络的散射参数和该网络输出负载反射系数ΓL，求该网络输入端口的反射系数Γin。

8. 请描述标量网络分析仪测试被测件插入损失和反射损失的校准方法。

中国石油大学 近代物理实验 实验报告 成 绩： 实验B1 微波测量系统调试与频率测量

【实验目的】

1．了解微波测量系统的基本组成，学会调试测量系统的基本方法。

2．了解反射式速调管微波信号源的工作原理及工作特性，掌握正确调整微波源实现最佳工作状态的基本方法。

3．了解微波谐振腔的基本特性，掌握测量谐振腔的谐振频率和品质因数的基本方法。 4．学会用谐振腔波长表测量微波频率。

【实验原理】

一、反射式速调管微波信号源

1．反射式速调管的工作原理

反射式速调管有阴极、阳极（谐振腔）、反射极三个电极，结构原理如图B1-2所示。阴极发射电子；阳极利用耦合环和同轴线输出微波功率；反射极用以反射电子。

由阴极发出的电子束，受直流电场加速后，以一定速度进入谐振腔，并在其中激起感应电流脉冲，从而在谐振腔内建立衰减振荡，这些振荡在谐振腔的两个栅网之间产生交变电场。由于受到谐振腔栅

图B1-2 反射式速调管的结构原理

极的高频电场调剂，电子以不同的速度从谐振腔飞出来而进入反射极空间。反射极的电压一般比谐振腔低很多；因此，在谐振腔和反射极之间，形成了一个很强的直流排斥电场，使电子未飞到反射极就被迫停下来，又反射回谐振腔