微波实验系统说明书
DH406A型
微波实验系统（波导参数测试系统）
使用说明书
北京大华无线电仪器厂
目录
一．实验系统概述二．主要技术规格三．系统试验方法四．系统的成套性五．产品质量保证
一．实验系统概述
本系统是为适应高等院校近代物理实验而配置的微波参数实验系统。它是由三公分微波波导元件组成，各学校可根据教学试验大纲要求，与选件配套组成各种试验系统，该系统主要功能可使学生通过实验学习并掌握下列基本知识：
１．了解各种微波器件
２．了解微波工作状态及传输特性
３．了解微波传输线场型特性
４．熟悉驻波、衰减、波长（频率）和功率的测量
５．学会测量微波介质材料的介电常数和损耗角正切值
二．主要技术规格：
1.频率范围： 8600～9600MHz
2.波导标准：BJ100 （GB11450.2-89）
3.法兰盘型号：FB100
4.环境条件：按电子测量仪器环境试验总纲（GB6587.1-86）第二组标准
5.供电要求：试验用各种仪器均需用交流稳压电源
三．系统试验方法：
微波实验系统的使用在教材中有较为详尽的论述，本说明书只简单介绍几种测量方法。各高校可结合教学大纲，选取不同的选件扩展各种试验。（选件见附录）
3．1 驻波测量：
图一： 驻波测量框图
3.1.1按图一所示的框图连接成微波实验系统。 3.1.2调整微波信号源，使其工作在方波调制状态。 3.1.3左右移动波导测量线探针使选频放大器有指示值。
3.1.4用选频放大器测出波导测量线位于相邻波腹和波节点上的I max 和I min 。
3.1.5当检波晶体工作在平方律检波情况时，驻波比S 为：
其驻波分布如图二： I
I max
I min 图二 驻波分布图
其中：I ：为选频放大器的指示值
L ：为驻波在波导测量线中的相对位置
3.2 大驻波系数的测量
当被测件驻波系数很大时，驻波波腹点与波节点的电平相差较大，在一般的指示仪表上，很难将两个电平同时准确读出，晶体检波律在相差较大的两个电平可能也不同，因此不能将它们相比求出驻波系数。下面介绍用功率衰减法测量大驻波系数。（精密衰减器需单独配备）
I
I
S min
max
图三：功率衰减法连接框图
3.2.1按图三连接仪器，使系统正常工作，精密衰减器置于“零”衰减刻度。
3.2.2将测量线的探针调到驻波波节点，调节精密可变衰减器，使电表
指示在80刻度附近，并记下该指示值。
3.2.3将测量线的探针调到驻波波腹点，并增加精密衰减器的衰减量，
使电表指示恢复到上述指示值，读取精密衰减器刻度并换算出衰减量
S
的分贝值A。被测驻波系数为：1020A
3.3 频率测量（谐振腔法）：
3.3.1按图一所示的框图连接微波实验系统。
3.3.2将检波器及检波指示器接到被测件位置上。
3.3.3用波长表测出微波信号源的频率。旋转波长表的测微头，当波长
表与被测频率谐振时，将出现吸收峰。反映在检波指示器上的指示是一跌落点，(参见图四）此时，读出波长表测微头的读数，再从波长表频率与刻度曲线上查出对应的频率。
检波指示器指示I
波长表测微头刻度
图四： 波长表的谐振点曲线
3.4 波导波长的测量：
图五： 波导波长测量系统框图
3.4.1按图五连接测量系统。由于可变电抗的反射系数接近1，在测
量线中入射波与反射波的叠加为接近纯驻波的图形，如图六所示，只要测得驻波相邻节点得位置L 1、L 2，由
L L g 1
2
2
1
-=λ，即可求得波导波长λg 。 3.4.2 为了提高测量精度，在确定L 1，L 2时，可采用等指示度法测出最小点I min 对应的L （参看图六）,即可测出I 1（I 1略大于I min ），相对应的两个位置 , , 11X X '''则：
I I max 2
1
1
1
X X L
'
''
+=
2
2
2
2X X L '
''+=
I1
I mix
X’1 L1 X1″ X’2L2X2” L
图六：电场沿测量线分布图
3.5 功率的测量
图七功率测量微波系统框图
按图七连接仪器，使系统正常工作。注意：开机前将系统中的全部仪器必须可靠接地，否则，功率头极易烧毁。
3.5.1 相对功率测量：
波导开关旋至检波器通路，当检波器工作在平方率检波时，电表上的读数I与微波功率成正比：电流表的指示I∝P，即表示为相对功率。3.5.2 绝对功率测量：
波导开关旋至功率计通路，用功率计可测得绝对功率值。
3.6 衰减的测量
定义：衰减量 P
P =2
1log
10A dB 其中：P 1为匹配状态下的输入功率。 P 2为匹配状态下的输出功率。
图八：衰减器测量微波系统框图
3.6.1 直接测量法：按图八所示的框图连接微波系统，使微波信号源处于最佳工作状态。
接入被测器件前，调整调配器，使测量线上测得得检波部分为匹配状态，并从指示器上读得电流I 1。
接入被测器件后，从指示器上读得电流I 2。当检波器为平方律检波时：
I
I 2
1log 10A =
3.6.2 高频替代法
被测器件接入前，调节精密可变衰减器至A 1，使指示器指示为I 。被
测器件接入后，调节精密可变衰减器至A 2，使指示器指示仍为I 。被测器件的衰减量A=A 2-A 1，此法比直接测量法精确,其测试精度取决于衰减器的精度。
注意：进行衰减量测量时，被测器件应与测试系统匹配。 3.7介质ε及tg δ测试系统 使用步骤：
1．按图九连接测试系统，使信号源处于扫频工作状态。
2．在样品未插入腔内时，找出样品谐振腔的谐振频率。（即改变扫频信号源的扫频范围），从示波器观察谐振腔的谐振曲线，用波长表测量腔的谐振频率f 0（见图十）。注：精密衰减器需单独配备
利用波长表在示波器上形成的“缺口尖端”为标志点，测定示波器横轴的频标系数K （即单位长度所对应的频率范围，以兆赫/格表示）作法是：调节波长表，使吸收峰在示波器横向移动适当距离△L ，由波长表读出相应的频率差值△f,则频标系数K=△f/△L,一般可以做到K=0.4兆赫/格,谐振曲线的半功率频宽 │f 1-f 2│ 可以由K 和半功率点的距离│L 1-L 2│决定。 3. 在样品插入后，改变信号源的中心工作频率，使谐振腔处于谐振状态，再用上述方法测量的谐振频率f s 和半功率频宽︱f ’1-f ’2︱。
4. 利用公式 f
f f Q L 2
10
-=
f f f
Q s
L
'
-'='2
1
算出Q L ， Q ’L
其中：Q L ……样品放入前的品质因数
Q ’L ……样品放入后的品质因数 利用公式
)(V
V f f
f s
s
012-'-=-ε
V
V Q s 0
2121ε''=??? ???
可以算出,ε'ε''和ε
εδ
'''=tg ， εεε''-'=j
f 0……谐振腔未放入样品前的谐振频率 f s ……谐振腔放入样品后的谐振频率 V 0……谐振腔体积 V S ……样品的体积
注：作样品谐振腔的谐振曲线需用扫频信号源，若没有扫频信号源，则应逐点改变信号源的频率，并保持每个频率上有相同的输出功率。
图九：介质ε及tgδ测试系统方框图
P
P
(P0-P1
P1
半功率点位置
图十：样品谐振腔的谐振曲线四．系统的成套性：
五．产品质量保证
我厂自发货之日起18个月内，如用户遵守运输、贮存和使用规则而产品质量低于技术标准规定时，本厂负责免费修理。