试验十五微波的技术试验

1 实验十五微波技术实验【实验目的】1. 学习微波基础知识和掌握微波基本测量技术；2. 学习用微波作为观测手段来研究物理现象的基本原理和实验方法。即包含“学微波”和“用微波”两个方面。本实验重点要求掌握体效应振荡器的使用方法，了解微波测试系统的组成及调试方法，学会微波频率、驻波比、波导波长、微波功率、微波衰减等的测量，通过实验了解微波的产生和微波的波导传输知识。【实验原理】见微波基本知识部分，请同学进行仔细的阅读后再进行试验，进行本实验之前，必须阅读相关的资料初步了解和熟悉下列问题：1.微波测试系统应由那几部分组成？2.清楚了解各微波器件的作用及工作原理。3.理解体效应振荡器的基本工作原理。4.学会选频放大器的正确使用。5.怎样调节体效应振荡器的振荡频率？6.理解用吸收式频率计测量微波频率的原理和方法。7.理解晶体检波器的功用和使用方法。8.理解可变衰减器的功用和使用方法。9.了解驻波测量线的工作原理和使用方法。（学生可自己设计检测方案）【实验用微波信号源】——体效应管振荡器（微波固态源）在微波实验系统中，用体效应砷化镓二极管作微波振荡器。下面将对它进行介绍。1．效体应管的工作特性在 n 型 GaAs 半导体材料上施加直流偏压bV 后，起初电流随电压线性增长，但是当所加偏压使材料内的平均电场超过每厘米3KV以上某个阈值电场TE （与TE 对应的外加电压VT 称为阈值电压）时，电流发生微波振荡。实验证明这种电流振荡是由于“高电场偶极子畴”在阴极附近周期性地形成，并被阳极吸收这一过程造成的。图 1 n 型 GaAs 导带结构示意图n 型 GaAs 的导带结构示意图如图1 所示。它有两个导电能谷：L 谷和 U 谷。它们的能量相差0.36eV 。通常，在低电场下，导电的电子绝大部分在L 谷中，它们的平均速度LvE ，即随电场 E 线性的增大；当电场大于某个阔值TE 后，L 谷中的电子获得足够的能量而向U 谷转移， 以后随电场继续增加，这样转移的2 电子越来越多， 电子的平均速度vE 将反向随电场的增加而减小。因为0LLvvnnn，这里Ln 和vn分别为 L 谷和 U谷中的电子密度，且0n ＝Ln ＋vn ，同时v <vE ），绝大部分电子已转移至U谷，所以这时电子的平均速度vE 又随电场线性地增大。上述各阶段电子的平均速度随电场的变化情况如图2 所示。可见，在TE 和vE 之间电子平均速度随电场的增加而减小，即其微分是负。电子...