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2.衰减的测量方法

测量微波衰减的方法很多，随着科学技术的发展，对小衰减和大衰减的测量提出了许多新的精密测量方法，如微波网络分析法、双通道零值法、穿梭脉冲法、超导环约瑟夫逊法等。本实验只介绍最基本的也是实验室和工厂中最常用的两种方法。

1）平方律检波法

当晶体检波器具有平方律检波特性时，指示器的指示值是和输入到检波器的功率成正比的。在这种情况下，可以直接根据指示器的指示值来确定由于衰减器件接入所引起的相对功率改变量，代入衰减的定义式即可算出它的衰减量。

2）高频替代法

它是应用标准可变衰减器作为待测器件的替代标准。由于这种方法避免了晶体检波律的影响，可测≤30～40dB的衰减量。其精度主要取决于标准可变衰减器的校准精度。

【实验装置】

定向耦合器特性测量的实验装置如图6-4所示,测量隔离器特性参数的装置由学生自己设计组建。

【实验内容】

1. 隔离器特性测定(平方律检波法)

1) 组装线路，不接待测件,调节晶体检波器使系统匹配。

2) 将精密衰减器刻度置于某一位置，记下这时指示器的指示值a₀（应注意保证a₀

不太大，满足晶体检波器的平方律检波，这时a₀∝P₀）。

3）将隔离器正向接入，测其正向损耗。记下接入隔离器后指示器的指示值a₊，则隔离器的正向损耗为

4）将隔离器反向接入，依上述方法测其反向损耗。

2. 定向耦合器特性测定(高频替代法)

1）耦合度

连接实验线路，先不接定向耦合器,将精密衰减器置于某一个足够大的初始衰减量,使指示器有一定指示;然后将耦合器正向接入测量系统，主线终端接匹配负载.在保证微波源功率不变的条件下，改变精密衰减器的衰减量,使指示值与刚才相同，则精密衰减器的读数之差即为耦合度C.

2）方向性

反向连接定向耦合器，主线输出端接匹配负载，使副线的反向端输出指示于一定的读数，读取精密衰减器的衰减量A；然后正向连接定向耦合器，加大衰减器的衰减量，直至副线正向输出指示恢复到原来的读数，记下这时的衰减量A^/，则D= A^/—A。

内容三 波导波长和驻波比的测量

【实验原理

1.微波的波导传输和波导管的工作状态（见附录E “微波基本知识”）

2.波导波长测量

1）驻波测量线法

波导波长是指在波导管中传播的合成波的两个相邻波峰或波谷之间的距离。它在数值上等于相邻两个驻波极值点（波腹或波节）距离的两倍。由于场强在极大值点附近变化缓慢，峰顶位置不易确定，而且探针位于波节点处对场分布的影响最小，所以实际采用测定驻波极小点的位置来求出波导波长。为提高测量精度，通常采用交叉读数法确定波节点的位置，即在波节点附近找出指示器上输出幅度相等的两点的坐标，取这两点坐标的平均值作为波节点的坐标。如图6-5所示，则

即

图 6-5

当终端负载不同，因而波导管处于不同的工作状态时，驻波比ρ也有大中小之分。在进行驻波比的精确测量之前，应该先根据驻波极值点对应的检波电流粗略估计驻波比的大小。在此基础上，再作进一步的精确测定。

a）小驻波比（1.005≤ρ≤1.5）的测量

在小驻波比情况下，驻波极大值点与极小值点的检波电流相差细微，且波腹、波节平坦，难以准确测定。为提高测量精度，可以采用测量多个相邻波腹和波节点的的检波电流值，

b）中驻波比（1.5≤ρ≤6）的测量

当驻波比不大时，驻波的最大值与最小值处微波信号都比较弱，可以认为检波晶体符合平方律检波，即，则可由下式求出驻波比

c）大驻波比（ρ>6）的测量

大驻波比可采用“二倍极小功率法”测量。利用驻波测量线测量极小点两旁功率为二倍的点间距离d,然后根据，求出驻波比。

2）标量反射计法（单定向耦合器式）

单定向耦合器反射计的实验原理参见附录，在理想情况下（入射波大小恒定、定向耦合器方向性无穷大），入射波经负载反射后一部分耦合到检波器，在平方律检波条件下，检波器读数。K值可以通过在耦合器终端接已知的标准负载的方法得到。先在耦合器终端接标准负载，记下此时检波器的读数为，则K=，再换接待测未知负载，则

3）矢量反射计法

在十字型定向耦合器的3口接短路活塞，4口接检波器，便可构成一种可测波导波长和复数反射系数的矢量反射计。当在此反射计终端（2口）接任意负载Γ时，除负载反射波的一部分耦合到第4口的检波器外，耦合到第3口的一部分入射波被短路活塞全反射后也到达该检波器。如图3.2-7所示,这时检波器对两部分波发生同等的耦合，当移动3口的短路活塞时，达到检波器的两部分波的相位差不断发生变化，则检波器读数不断发生化.当2口接全反射负载时，便可用以测量波导波长（等于两个相邻极小值之间距离的二倍）。改接被测负载后，当3口的短路活塞在至少超过范围内连续移动时，从检波器指示中会出现，待测负载的驻波比；此方法也可测量驻波比的相位,现简略叙述如下：先在2口接短路活塞，移动3口的短路活塞记下检波器读数最小时短路活塞所在的位置x₁；然后换接被测负载，向远离微波源方向移动3口的短路活塞，记下检波器第一次出现最小值时短路活塞的位置x₂，则反射系数的相位。