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《微波反射式速調(diào)管的工作狀態(tài)和工作特性》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、云南大學(xué)物理實驗教學(xué)中心實驗報告云南大學(xué)物理實驗教學(xué)中心實驗報告課程名稱：近代物理實驗實驗項目：微波反射式速調(diào)管的工作狀態(tài)和工作特性學(xué)生姓名： 朱江醒學(xué)號：20051050148物理科學(xué)技術(shù)學(xué)院物理系2005級數(shù)理基礎(chǔ)科學(xué)專業(yè)成績指導(dǎo)教師：何俊實驗時間：2007年10月13日8時30分至12時30分實驗地點：四合院實驗類型：教學(xué)(演示□驗證□綜合□設(shè)計□)學(xué)生科研□課外開放□測試□其它□6云南大學(xué)物理實驗教學(xué)中心實驗報告一、實驗?zāi)康模?.了解微波簡單的一些基本知識；2.了解微波基本技術(shù)和實用測量方法；3.以微波測試手段來觀測物理現(xiàn)象。二、實驗原
2、理：1、反射系數(shù)：定義波導(dǎo)中某截面處的電場反入射波之比為反射關(guān)系,即Γ=則有（1）其中，是終端反射系數(shù)，表示在終端反射波與λ射波的相差。2、駐波比ρ：定義波導(dǎo)中駐波電場最大值與駐波電場最小值之比為駐波比，即1)當(dāng)微波功率全部為終端負(fù)載所吸收時（這種“匹配”負(fù)載）波導(dǎo)中不存在反射波，＝0，傳的是行波，這種狀態(tài)稱為匹配狀態(tài)。2）當(dāng)波導(dǎo)終端是理想導(dǎo)板時（微波技術(shù)中叫“終端短路”），形成全反射在終點站端處。亦即，（終端處電場反射波與入射波的相位差為π，卻相位相反），此時，波導(dǎo)中形成純駐波。在駐波波節(jié)處，，駐波波腹處，這種狀態(tài)稱為駐波狀態(tài)。3）在一般情況
3、下，波導(dǎo)中傳播的不是單純的行波時或駐波。﹤1，ρ﹤1，這各狀態(tài)稱為混波狀態(tài)。3、波導(dǎo)元件1）全匹配負(fù)載（也稱吸收器）：是用以全部吸收波導(dǎo)傳輸來的微波功率，是無反射的終端裝置。2）可變衰減器：把一片吸收介質(zhì)片垂直于寬邊縱向插進(jìn)波導(dǎo)管即成，用以部分地衰減傳輸功率，移動吸收片可以改變衰減量的大小。3）短路活塞：裝在波導(dǎo)終端，通常應(yīng)用在激勵器和探測器內(nèi)實現(xiàn)微波的匹配。4）晶體檢波器：檢測微波功率的元件，應(yīng)用一個靈敏的晶體二極管，根據(jù)整流后測出的電流值來簡單估計微波的功率。5）諧振腔波長計：6云南大學(xué)物理實驗教學(xué)中心實驗報告利用諧振腔作為諧振系統(tǒng)，用機(jī)械
4、結(jié)構(gòu)調(diào)諧，當(dāng)諧振時，機(jī)械結(jié)構(gòu)指示的尺寸決定了被測的頻率。波長計與被測微波系統(tǒng)相連接的方法分通過型和吸收型兩種?，F(xiàn)介紹吸收式波長計的工作原理。將波長計與微波能量傳輸波導(dǎo)相耦合，調(diào)諧時，能量傳輸線上檢測器所量出的微波功率突然變小。6）微波振蕩器：微波信號源要求工作頻率和輸出功率可調(diào)而且穩(wěn)定。圖1反射式速調(diào)管內(nèi)電子的運動軌跡圖1)工作原理從陰極飛出的電子被諧振腔的正電壓所加速，這時直流電源的能量變成真空中運動電子的動能。電子在加速電場的作用下飛入諧振腔，在腔中激起感應(yīng)電流脈沖，使諧振腔中發(fā)生了振蕩，因而在兩個柵網(wǎng)間產(chǎn)生一個微弱的微波電場。在其作用下，
5、穿過柵網(wǎng)的電子速度要收到調(diào)制，電子在一個振蕩周期的不同時刻穿過柵網(wǎng)后的速度是不同的。在反射空間里面速度大的電子需要較長時間飛越較長的距離才返回柵網(wǎng)；速度小的電子返回到柵網(wǎng)所需要的時間較少，飛越距離短。在不同時間內(nèi)飛過柵網(wǎng)的電子運動的空間、時間如圖1：電子1通過柵網(wǎng)時，微波電場＝0，速度不變，進(jìn)入反射平面（假想的）后反轉(zhuǎn)。電子2通過柵網(wǎng)時，微波電場＝εmax，受到加速，越過反射平面后反轉(zhuǎn)。電子3通過柵網(wǎng)時速度不變，進(jìn)入反射空間到達(dá)反射平面后反轉(zhuǎn)。電子4通過柵網(wǎng)時（微波電場＝－εmax），受到減速，未到達(dá)反射平面就反轉(zhuǎn)。電子3稱為群聚中心，它的運動
6、軌跡如圖1中的粗線所示。在反射空間距離S0（反射極與柵網(wǎng)間的距離），諧振腔電壓V0和反射極電壓VR選擇合適的情況下，當(dāng)群聚中心電子的渡越時間τ0等于微波振蕩周期的3/4時，即：τ0=(n+3/4)T???n=1，2，3?????????????????????????????????????（2）電子流給出的功率最大，這一條件相當(dāng)于振蕩的相位條件。顯然渡越時間τ0滿足下列關(guān)系式：??????????????????????????????????????????????（3）式中e為電子的電量，m為電子的質(zhì)量。6云南大學(xué)物理實驗教學(xué)中心實驗報告
7、利用式（2）、（3），并注意到T＝1/?（?為微波頻率），我們有：????????????????????????????????????????（4）（4）式表明：只有V0和
8、VR
9、為某些值時才能產(chǎn)生振蕩。由（2）式可以看出微波振蕩周期與電子渡越時間可以比擬甚至還要小。反射式速調(diào)管之所以能產(chǎn)生振蕩，正是巧妙地利用了這一特點。滿足了相位條件，只是說明振蕩有可能產(chǎn)生。要使振蕩發(fā)生，還需要第二個條件，要求直流電子流大于某一最小電流（起始電流），即： i>i0????????????????????????????????????????
10、?????????????????（5）這一條件相當(dāng)于振蕩的幅值條件。起始電流i0與電路及外負(fù)載有關(guān)，并與（n+3/4）成比例。式（2）和（5）就是振
