微波测量实验

. . . .

. . . . 近代微波测量实验报告四

：学号：

学院：时间：年月

一实验名称

微波放大器测量

二实验目的

熟悉微波测试仪器；掌握微波放大器测试方法。

三实验容

1、用矢网测试放大器的增益和输入回波损耗；

2、用信号源和频谱分析仪测试放大器某频点上的输出1dB压缩点及压缩点的二

次和三次谐波抑制比。

四实验器材

矢量网络分析仪、放大器、频谱分析仪、信号源、微波同轴电缆、微波转接头。

五实验原理及实验步骤

1、放大器的增益和输入回波损耗测量

1）校准；

2）连接矢量网络分析仪和放大器，设置矢量网络分析仪的起始频率为100MHz，终止频率为6GHz，信号功率为-15dBm；

3）分别测试1G~6GHz频率点的增益S21，和回波损耗S11。

2、放大器输出1dB压缩点及谐波测量

1dB压缩点：当放大器的输入功率增加到使放大器的增益降低且引起输出功率呈非线性增大时，便发生增益压缩。这定义为导致放大器增益有 1dB 减小（相对于放大器的小信号增益）的输入功率（或有时为输出功率）。

1）信号源产生频率为1GHz的信号；

2）连接信号源、频谱分析仪，将频谱仪所读参数与原信号比较即可得电缆和接头损耗；

3）接入放大器，改变信号源的信号功率，记录频谱仪上放大器输出功率数值，

. . . .

电子科技大学物电学院

标 准 实 验 报

微波测量实验

电子科技大学教务处制表

告

（实验）课程名称电 子 科 技 大 学

实 验 报 告

学生姓名： 詹朋璇 学 号：201522034032 指导教师：胡标 实验地点： 物电楼701 实验时间：2016 5 一、实验室名称：科研楼701室

二、实验项目名称：强流电子束的产生及其应用 三、实验学时：2 四、实验原理

强流电子束加速器，又称脉冲功率系统，其是指进行脉冲能量压缩，获得高功率、短脉冲的实验装置。大多数强流加速器系统包括产生电子束的二极管在内，也有的一些系统不涉及二极管，仅指获得高功率脉冲而言，简称高功率脉冲电源；包括二极管部分的简称为高功率粒子束。上述两种系统都是以脉冲功率技术为基础，将各种形式的初始储能（如：Marx发生器，电容器组，单级发电机，超导储能，高能炸药等）经过脉冲形成系统和转换开关，快速释放出高功率、短脉冲的能量，再经过传输和能量变换器而提供所需要的应用。通常强流电子束加速器装置由马克斯发生器对传输线进行脉冲充电系统，其结构原理如图1所示。该系统大概包括三大部件和四个系统。三大部件为Marx发生器、传输线和

近代微波测量实验报告一

姓名：学号： 学院：时间：年月 一实验名称

频谱仪的使用及VCO测量 二实验目的

了解频谱仪原理，熟悉频谱仪的参数设置及使用方法；掌握信号频率、功率、相位噪声和谐波的测试方法。 三实验内容 1、点频信号测试

测试信号源输出点频信号1GHz的二次和三次谐波抑制比（输出功率分别为-20dBm和20dBm），测试信号的相噪（@10KHz、@100KHz、@1MHz），考察仪器分辨力带宽、视频带宽等设置对测试结果的影响； 2、VCO测试

测试VCO的输出频率范围、输出功率（包括对应的控制电压），测试某频率点的相噪（@1MHz）和二次、三次谐波抑制比。 四实验器材

RS公司SMBV信号源、FSL6频谱仪、APS3005S直流稳压电源、VCO、微波同轴电缆、微波转接头。 五实验原理及实验步骤

相位噪声：在频域内，一个理想正弦波信号的表现是一个单谱线；实际信号除了主信号之外还包括一些离散的谱线，它们是随机的幅度和相位的抖动，在正常信号的左右两边以边带调制的形式出现。在频域内信号的所有不稳定度总和表现为载波两侧的噪声边带，边带噪声是一个间接的测量与射频信号功率频谱相关噪声功率的指标。边带噪声可以表述为调频边带噪声和调幅边带噪声。大多数

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

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

实验14 微波光学实验

微波在科学研究、工程技术、交通管理、医疗诊断、国防工业的国民经济的各个方面都有十分广泛的应用。研究微波，了解它的特性具有十分重要的意义。

微波和光都是电磁波，都具有波动这一共性。都能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。因此用微波作波动实验与用光作波动实验所说明的波动现象及规律时一致的。由于微波的波长比光波的波长在数量级上相差一万倍左右，因此用微波来做波动实验比光学实验更直观，方便和安全。比如在验证晶格的组成特征时，布喇格衍射就非常的形象和直观。

通过本系统所提供的以下实验内容，可以加深对微波及微波系统的理解，特别是微波的波动这一特性。

【实验目的】

1. 了解微波光学系统实验的仪器和组件的工作原理，掌握其使用的一般方法。 2. 了解迈克尔逊干涉仪工作原理，测量并计算微波波长。 3. 了解劳埃德镜原理，并用劳埃德镜测微波波长。

4. 了解法布里-贝罗干涉仪原理，测量并计算微波波长。 5. 了解布喇格衍射实验原理，并测量立方晶格内晶面间距。

【仪器用具】

ZKY-WB微波光学实验仪。

【仪器介绍】

1． 仪器组成

微波信号源

输出频率10.545GHz，波长2.84459cm，功率15mW，频率稳定度可达5×

微波通信概述

微波无线通信是以空间电磁波为载体传送信息的一种通信方式，构建微波无线通信时不需要用线缆连接发信端和收信端。因而在航空航天通信、海运和个人移动通信以及军事通信等方面，微波无线通信是其它通信方式所不可替代的。微波通信是一种先进的通信方式，它利用微波（载频）来携带信息，通过电波空间同时传送若干相互无关的信息，并且还能再生中继。由于微波具有频率高、频带宽、信息量大的特点，因此被广泛地应用于各种通信业务中。如微波多路通信，微波接力通信，散射通信，移动通信和卫星通信等。同时，用微波各波段的不同特点可实现特殊用途的通信，具体如下：A. S-Ku波段的微波适于进行以地面为基地的通信；B. 毫米波适用于空间与空间之间的通信；C. 毫米波段的60GHz频段的电波大气衰减大，适用于近距离的保密通信；D.90GHz频段的电波在大气中衰减很小，是一个无线电窗口频段，适用于地—空和远距离通信。E.对于很长距离的通信L波段更适合。

微波通信的主要特点

根据所传输基带信号的不同，微波通信又分为两种制式。用于传输频分多路——调频（FDM-FM）基带信号的系统称作模拟微波通信系统。用于传输数字基带信号的系统称作数字微波通信系统。后者又进一步的分为PDH微波和SDH