微波系列实验

上课地点：物理楼348

1. 认识各种微波器件
2. 学会用谐振腔法测量微波的频率；
3. 理解驻波比的概念，并会测量不同负载的驻波比；
4. 能够描述TE10波在波导中的电场分布和磁场分布特征；
5. 了解矩形和圆柱谐振腔的基本知识；
6. 学会用谐振腔微扰法测量微波介质特性（聚四氟乙烯样品）；
7. 利用传输式矩形谐振腔测量铁磁单晶和多晶样品的铁磁共振现象（钇铁石榴石多晶、单晶）。

1. 微波的频率是什么范围，波长是什么范围？
2. 什么是驻波比 ？
3. 为什么矩形波导内的场只能是横电波（TE 波）或横磁波（TM 波）？
4. 隔离器、环形器是如何实现微波的传输方向调控的？
5. 如何利用截止波长的不同，采用适当的方式在波导中激发出单一的 TE10波

1. 利用波长表测量微波频率的测量原理是什么？

• 利用comsol 多物理场仿真软件构建一个简单的直波导，观察波导中的电场磁场分布。
• 利用comsol 多物理场仿真软件构建一个简单的环形器，理解铁氧体材料在里面的关键作用。

微波信号源 选频放大器 波长表 功率计 频率计 各种波导 特斯拉计 检波器 测量线

第一周内容

1. 学会用波长表测量微波的频率
2. 测量微波的波导波长
3. 测量匹配负载，开路状态或者微波喇叭的驻波比

第二周内容

1. 利用示波器半定量测量频率计的品质因数
2. 用谐振腔微扰法测量聚四氟乙烯的介电常数

第三周内容

1. 利用传输式谐振腔测量铁磁材料的铁磁共振现象，计算回磁比γ

1. 微波测量介质的介电常数时，微波源用扫频、等幅模式。示波器横轴是时间，利用波长表的读数定标成频率。
2. 微波铁磁共振实验要先用扫频找到放样品的矩形谐振腔的共振频率f_0（第二次课的内容）与理论计算值对照一下。
3. 用固定频率输出f_0，将谐振腔调谐, 在示波器上观察信号，此时输出幅度最大。
4. 用特斯拉计测量磁场与励磁电流的关系（此时将扫场的一根接线断开，因为扫场降到到零，并不是真的扫场为零）
5. 接上扫场，增大扫场，并且增大磁场励磁电流的大小，示波器上看到共振信号，再微调频率和励磁电流，时共振信号对称且最强。
6. 手动定量测量共振线宽时，断开扫场的一跟接线，将检波信号输出到检波电流计上，测量检波电流随励磁电流的变化曲线。

1. 简要叙述本实验的基本原理。
2. 记录实验中出现的各种实验现象，对其进行分析、讨论。
3. 实验数据的处理，及对结果的分析、讨论。

1. 微波基础知识-2024
2. 微波测量系统及驻波比的测量-2024
3. 用谐振腔微扰法测量微波介质的介电常数-2024
4. 微波铁磁共振实验-2024更新
5. 铁氧体微波环形器的comsol仿真
6. comsol仿真射频模块实例和参考资料汇总 —-感谢曹潇同学的分享
7. 用谐振腔微扰法测量微波介质特性
8. 微波工程_中文版
9. 沙振舜 黄润生 新编近代物理实验 南京大学出版社 P380
10. 微波技术
11. 仪器照片
12. 波导参数测试系统说明书
13. 新编近代物理实验380页微波
14. 微波简介-摘自沙振舜 黄润生 新编近代物理实验

COMSOL是一款多物理场仿真软件。它以有限元法为基础，通过求解偏微分方程（单场）或偏微分方程组（多场）来实现真实物理现象的仿真，用数学方法求解真实世界的物理现象。对于电磁场，COMSOL提供了AC/DC模块、射频模块（RF）和波动光学模块等多种方法来实现模拟仿真，见图1。对于GHz频段的微波元器件模拟仿真来说，我们一般采用射频模块（RF模块）。在该模块中，我们可以进行频域、特征频率、边界模式等研究。

实验室3厘米波导管的几何尺寸为：宽边22.86mm 窄边10.16mm

实验室微波输出频率:8.6 GHz-10.0 GHz

射频模块入门介绍和参考资料汇总

微波仿真帮助文档-天线喇叭和环形器

Comsol5.6下载链接：链接：https://pan.baidu.com/s/1EZJrIocw6Sg088XN94Tkhg?pwd=wlsy 提取码：向老师要