实验三++利用谐振腔及微扰法测试介质参数试验.doc

实验三 利用谐振腔及微扰法测试介质参数试验一、预****要求1、什么是微波谐振腔?2、什么是微扰法?3、了解测试系统的基本组成二、实验目的1、认识谐振腔,理解耦合的原理和作用2、通过了解介质微扰的特性3、掌握介质参数测试原理三、实验原理本装置的基本形式是四分之一波长开路同轴传输线谐振腔(以后简称开路腔)。通过加装短路块,可构成电容加载的同轴传输线谐振腔(以后简称加载腔)。与标量网络分析仪配合,可做谐振腔各项参数的测量,也可用作介质参数测量的传感器。`本装置由腔体、内导体、耦合元件及传动、读数机构组成。通过耦合元件可在谐振腔中激励(或耦合)同轴传输线中的TEM模。腔体机构图如图1,其内径为24mm、内导体直径为8mm、内导体自短路面伸入腔体最大长度42mm、调节范围25mm。对开路腔而言,~。腔体和内导体均为HPb—59黄铜制作。表面涂复7μm银层。。本装置配备有耦合环和耦合探针各两件。学生可根据兴趣组成不同耦合方式的反射型或传输型谐振腔。通过螺旋测微器,可精确调节和显示内导体的位置,并可将其固定。在开路腔、内导体开路端内外导体间,装入小尺寸的介质样品环。读出加入样品前后,谐振频率和有载品质因数的变化。根据微扰原理,可计算样品的介电常数实部ε'和损耗角正切tanδ。图1谐振腔结构示意图四、实验内容与步骤1、谐振腔的激励与耦合;谐振腔由其耦合方式不同可以分为反射型和传输型两种类型,分别介绍如下::将耦合环和耦合探针插入谐振腔任一耦合孔中,将其与标量网络分析仪的定向器件(驻波比桥或定向耦合器)测试端相连。~,调节耦合环的插入深度、方向。可在显示屏上观测到谐振腔反射的频率响应曲线(反射谐振曲线)。继续调节耦合环的插入深度和方向,使在感兴趣的频率上接近匹配状态。(反射损耗—dB数最大或驻波比最小)。则表明,谐振腔为临界耦合。在调节过程中,可以发现,临界耦合时,谐振峰最尖锐,有载Q值最高,其频率分辨率最高。过耦合或欠耦合则不佳。:将上述谐振腔耦合端与标量网络分析仪信号输出端相连。在谐振腔另一耦合孔中也插入耦合环或耦合探针。并经检波器接至标量网络分析仪显示通道。调节输入和输出耦合环的插入深度和方向,可在显示屏上观测到谐振腔传输的频率响应曲线(传输谐振曲线)。在感兴趣的频率上,将衰减调至最小(尽量接近0dB),则表明谐振腔为临界耦合。在调节过程中,可以发现,临界耦合时,谐振峰最尖锐,有载Q值最高,其频率分辨率最高。过耦合或欠耦合则不佳。2、谐振频率、有载品质因数(Q值)、;将上述传输型开路腔接至测量系统中,找到需要测量的频率点。适当减小仪器的扫频范围,以便能清晰地读出谐振曲线衰减最小点(Amin)及其对应的频率值。此频率既是谐振频率。然后,读出两边半功率点(3dB处):…………………………………………………………⑴由于耦合机构、外界负载等影响,有载Q值不同于空载Q值。,放入短路块,.(不要用力过猛,以免损坏仪器精度).