实验五 微波电压驻波比与反射系数的测量

实验五微波电压驻波比与反射系数的测量、分析与计算一、实验目的(1) 学会驻波比的测量、分析和计算；(2) 通过驻波比及驻波波节点测量数据，学会分析和计算反射系数。二、实验原理在任何的微波传输系统中，为了保证传输效率，减少传输损耗和避免大功率击穿，必 须实现阻抗的匹配。描述系统匹配程度的参数有电压驻波比和反射系数。驻波比测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一。在传输线中若存在驻波，将使 能量不能有效地传给负载，因而增加损耗。在大功率情况下由于驻波存在可能发生击穿现象 因此驻波测量是非常重要的内容。在测量时，通常是测量电压驻波比，即波导中电场(电压) 最大值与最小值之比，即：Egc测量驻波比的方法与仪器有多种。驻波比的各种测量方法如表 5-1 所示。 表 5-1 驻波比的各种测量方法测量方法适用范围特点直接法中、小驻波比(P6)测量方法简单，p值测量时需要确定晶体检波律。测量误差决定 于等指示度宽带w的读数误差，探针导纳对测量精度影响较小功率衰减法任意驻波比(常用 于测量大驻波比)测量方法复杂，标准衰减器两端匹配良好(p1.02 )时可得到较高精 度移动终端法小驻波比(P10时，sin（nw/久g）很小，则上式可简 化为a =（“JF W可见，用等指示度法测量驻波比实际上是测量等指示宽度w和波导波长久。等指示度g法测量驻波比的精度主要取决于 w 测量精度，因此一般在测量线上要加装用百分表来测量w。根据终端反射系数的模值丿与驻波比有如下关系：叮二得口 口 （5-13）口 口和终端反射系数的相位与节点位置z .的以下关系:lminnz = 4 +（2n +1）伫（5-14）in n 4 兀 l4可以计算得到反射系数。三、实验内容和步骤（根据待测负载情况选用直接法或等指示度法测量驻波比，如：待测负载为小驻波比（p6），则可用等指示度法。）1. 等效参考面的选取与波导波长的测量(1)将测量线测试系统调至最佳工作状态；(2)终端接短路片，从负载端开始，旋转测量线上的探针座位置，使选频放大器指示最小，此时即为测量线等效短路面，记录此时的探针初始位置，记作 dmin0 ，并记录数据；(3) 采用同实验三的方法测出波导波长Ag (或直接使用实验三的结果)。相应测量数据记 入表 5-1 。2. 直接法测量驻波比终端接上待测负载(可将调配器调至某一位置作为待测负载)，探针从 dmin0 开始向信号 源方向旋转，依次得到指示最大值和最小值三次，记录相应的读数，即得相应的 Imin 和Imax，数据记入表5-2 (注：指示表的刻度是电流，用微安阴 单位)。再根据公式(5-3) 或公式(5-4)计算驻波比。3. 等指示度法测量驻波比：终端接上待测负载(可将调配器调至某一位置作为待测负载)，缓慢移动探针座，在驻波节点两旁找到指示表中读数为2i .的两个指示度点(即图5-1中所示K=2的、d2位 min12置)，应用测量线标尺刻度及指针式百分表读取该两个等指示度点所对应的探针位置刻度值d1和d2,重复测量3次(计算时取平均值)，数据列表记录于表5-2。根据公式(5-11) 或公式(5-12)计算驻波比。4. 反射系数的测量与计算：终端接上待测负载，探针从 dmin0 开始向信号源方向旋转，记录波节点的位置 dminn， min0minn数据记入表 5-3 。按式(5-13)和式(5-14)计算反射系数。四、实验结果及数据处理探针初始位置d , o = 79.96mmmin0表 5-1 波导波长测试数据记录表、位置读数 测量次数、d1d2d3d4dmin1dmin2198.54106.78119.84129.04103.00123.54298.56106.84119.86129.10104.38123.14398.58106.78119.80129.10103.66123.56注：上表中 d和 d为实际测量值。min1 min21d =(d + d ) = 102.66mmmin1 2 1 2九=2 d 一 d | = 43.56mmmin 2 min 1第1 次测量： 2 1g d =(d + d ) = 124.44mmmin2 2341d =(d + d ) = 102.7mmmin1 2 1 2九=2 d 一 d | = 43.56mmgmin 2 min 1第2 次测量：21d = (d + d ) = 124.48mmmin2 2341d =(d + d ) = 102.68mm第3 次测量：min1212九=2 |d d | = 43.54mm1gmin 2min 1d =(d + d ) = 124.45mmmin2234九 =43.55mmg表5-2 (a)驻波比测量数据记录表(直接法)指示表读数 测量位置、I .minImax1104102540035335=7.632 6_|U|_ ：TTl +.I_ .410 + 400 + 355P = max = maximax2max n = .UI +1+ I10 + 5 + 5minminimin2min n因此，该处应选等指示度法测量驻波比。表5-2 (b)驻波比测量数据记录表(等指示度法)位置读数(mm) 测量次数、d1d2197.7899.92297.70100.12397.46100.04其中：K=2, n=2。d = 97.71 m m1d = 100.02mm2 _ _ = d d = 2.31mm2 1P=1 + 1=6.1111sm2才)1g位置读数 测量次数、dmin0dmin1dmin2dmin3P+1=0718叮=表 5-3 计算反射系数测量数据记录表176.6698.70119.92146.74276.3898.54123.98146.64377.1698.86122.96146.06d = 76.73minOd= 98.70minid= 122.28min2d= 156.48min3九九z = 4 + (2n +1)-min n4 兀 l4n = 18.9910n = 19.0511n =19.5712n =23.1613 + 2019. = 10111213 = 20.19i4r = r eji = 0.718ej20.19五、思考及体会：实验步骤 1 对后续测量有何意义？实验步骤1 是对等效参考面的选取及波导波长的测量，用实验三的方法测出波导波长 这样就等于是验证了参考波长，用测量出的参数与实验三对比，以防相差太大，造成误差 保证实验的准确性。小结： 通过本次实验，我学会了驻波比的测量分析和计算方法，并掌握了通过驻波比及驻波波 节点测量数据分析和计算反射系数的方法。