波長計(ji)是(shi)用(yong)來(lai)量(liang)度沿一電磁波的(de)兩(liang)個周相相等的(de)相繼(ji)波面(mian)之間(jian)(jian)的(de)幾何間(jian)(jian)隔的(de)一種裝(zhuang)置。為了避(bi)免由相速對(dui)該待(dai)測特定傳(chuan)輸系統的(de)依存(cun)關系所引起的(de)對(dui)儀器的(de)校準(zhun)問(wen)題,通常(chang)的(de)手續是(shi)用(yong)真空波長來(lai)校準(zhun)波長計(ji)。
在(zai)高至(zhi)約100兆赫(he)(he)的(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)范(fan)圍內,波(bo)長計(ji)基本上由(you)一調諧(xie)LC電(dian)路和一適(shi)當(dang)共振(zhen)(zhen)式指示器(qi)所(suo)組成,這(zhe)與H.赫(he)(he)芝(zhi)原(yuan)來用的(de)(de)(de)(de)儀器(qi)沒(mei)有顯著差別(bie),對(dui)探測器(qi)的(de)(de)(de)(de)選擇依(yi)信號的(de)(de)(de)(de)功率(lv)(lv)級(ji)別(bie)和所(suo)需的(de)(de)(de)(de)準(zhun)確(que)(que)度(du)而定,對(dui)大于(yu)幾(ji)瓦的(de)(de)(de)(de)功率(lv)(lv)級(ji)和中等程度(du)的(de)(de)(de)(de)準(zhun)確(que)(que)性,一個與電(dian)感(gan)器(qi)L串聯的(de)(de)(de)(de)小燈泡(pao)(pao)就可用作一種共振(zhen)(zhen)指示器(qi),當(dang)感(gan)生電(dian)流(liu)極大時燈泡(pao)(pao)會(hui)爆爛發(fa)亮。對(dui)于(yu)低功率(lv)(lv)級(ji)或較(jiao)高準(zhun)確(que)(que)度(du),燈泡(pao)(pao)的(de)(de)(de)(de)負載效應(ying)就不能容(rong)(rong)忍,因此,就要用一個適(shi)當(dang)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子伏(fu)特計(ji)來測量(liang)電(dian)容(rong)(rong)器(qi)的(de)(de)(de)(de)電(dian)壓,這(zhe)個電(dian)壓在(zai)共振(zhen)(zhen)時會(hui)取一極大值,電(dian)容(rong)(rong)器(qi)是可變(bian)的(de)(de)(de)(de),并用波(bo)長或頻率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)單位(wei)給予定標。
對于更高頻率,就必須用到諸如(ru)開路(lu)線或同軸(zhou)線和波導這樣一些明確規定的傳(chuan)輸系(xi)統。傳(chuan)輸系(xi)統的任一開路(lu)或短路(lu)節(jie)段都可在實(shi)用大小(xiao)上(shang)調整(zheng)至使其在一給定波長處發生共(gong)振。
波(bo)長計是微波(bo)測(ce)(ce)量中常用的一種測(ce)(ce)量工具,用它們可以測(ce)(ce)量微波(bo)信號源的波(bo)長或頻率(lv)。波(bo)長計按其(qi)耦合方式可分為兩種:通過(guo)式和吸收式。
這種波(bo)(bo)(bo)長計通(tong)(tong)過(guo)兩個耦(ou)(ou)合(he)結構(輸(shu)入端(duan)(duan)和輸(shu)出(chu)(chu)端(duan)(duan))串接在測(ce)量系統中。測(ce)量時(shi)(shi)(shi),只(zhi)要調節(jie)波(bo)(bo)(bo)長計調諧(xie)(xie)(xie)桿或(huo)活塞,使(shi)諧(xie)(xie)(xie)振腔(qiang)(qiang)的(de)諧(xie)(xie)(xie)振頻率等于待(dai)測(ce)信號的(de)頻率,此(ci)時(shi)(shi)(shi)腔(qiang)(qiang)體產生諧(xie)(xie)(xie)振,使(shi)腔(qiang)(qiang)中的(de)電磁(ci)場最(zui)強,這樣通(tong)(tong)過(guo)輸(shu)出(chu)(chu)耦(ou)(ou)合(he)結構耦(ou)(ou)合(he)輸(shu)出(chu)(chu)的(de)功率最(zui)大,從(cong)而(er)通(tong)(tong)過(guo)檢(jian)波(bo)(bo)(bo)器輸(shu)出(chu)(chu)的(de)檢(jian)波(bo)(bo)(bo)電流(幅值(zhi))也最(zui)大。當調節(jie)波(bo)(bo)(bo)長計的(de)調諧(xie)(xie)(xie)桿或(huo)活塞使(shi)腔(qiang)(qiang)體失諧(xie)(xie)(xie)時(shi)(shi)(shi),此(ci)時(shi)(shi)(shi)腔(qiang)(qiang)中的(de)電磁(ci)場很弱,因而(er)檢(jian)波(bo)(bo)(bo)電流也相應較(jiao)小甚至為零(ling)。
吸收式波(bo)(bo)長(chang)計(ji)腔(qiang)體(ti)(ti)只有一個耦合結構。當(dang)調節波(bo)(bo)長(chang)計(ji)的(de)調諧活塞使(shi)腔(qiang)體(ti)(ti)的(de)諧振頻率(lv)(lv)等于待測信(xin)號的(de)頻率(lv)(lv)時(shi)(shi),腔(qiang)體(ti)(ti)產生諧振,此(ci)時(shi)(shi)系統中(zhong)(zhong)有部分能(neng)量進(jin)入腔(qiang)體(ti)(ti),使(shi)檢(jian)波(bo)(bo)器輸(shu)出的(de)檢(jian)波(bo)(bo)電(dian)流減至(zhi)最小(xiao)。當(dang)腔(qiang)體(ti)(ti)失諧時(shi)(shi),腔(qiang)中(zhong)(zhong)的(de)電(dian)磁場很弱,幾乎不吸收系統中(zhong)(zhong)的(de)能(neng)量,指示器具有正常的(de)輸(shu)出。檢(jian)波(bo)(bo)電(dian)流J.,與頻率(lv)(lv)廠(chang)的(de)關(guan)系如圖5.21(b)所示。
波長計(ji)(ji)的頻率定(ding)度(du)(du)需通過校(xiao)準實現。商品(pin)波長計(ji)(ji)出(chu)廠時(shi)都對其刻度(du)(du)進(jin)行(xing)過定(ding)度(du)(du)校(xiao)準,以保證滿足其技術指(zhi)標。使用(yong)一段時(shi)問后(hou),可能因機械結構和(he)環境變化造成刻度(du)(du)出(chu)現偏(pian)差,需要通過校(xiao)準或(huo)周期計(ji)(ji)量來檢驗其精度(du)(du)。
校(xiao)準波(bo)長(chang)計最直接的方法是(shi)利(li)用精度(du)更高的計數式頻率(lv)計測量(liang)同一(yi)頻率(lv),比(bi)較(jiao)兩者(zhe)的差值。
另(ling)一種(zhong)校準波長計的(de)方法是利(li)用矢(shi)(shi)量網絡分(fen)析儀,這可(ke)能是最省事的(de)方法。因(yin)為(wei)矢(shi)(shi)網的(de)頻率定(ding)度(du)具有(you)很高精度(du),對(dui)精度(du)為(wei)的(de)波長計是足夠(gou)了。注(zhu)意矢(shi)(shi)網應工作(zuo)在(zai)步進(jin)(jin)掃(sao)描(miao)方式,且此前首先(xian)要對(dui)矢(shi)(shi)網進(jin)(jin)行校準,同時為(wei)提(ti)高分(fen)辨力,應該將(jiang)掃(sao)寬(kuan)壓窄。
波長計的使用方法很簡單,當(dang)信號源輸出信號后,轉(zhuan)動波長計的調諧(xie)千分尺(chi),注意指(zhi)示儀表的變化。當(dang)接(jie)近(jin)諧(xie)振點(dian)時,指(zhi)示將改變(變大或(huo)變小,視波長計類型和接(jie)入方式而定)。在諧(xie)振時出現最大點(dian)或(huo)最小點(dian)。到諧(xie)振點(dian)停止轉(zhuan)動,讀取刻(ke)度數據(直(zhi)讀或(huo)查表、查曲(qu)線)。
使(shi)用波長(chang)計時應注意以下幾點。
(1)在調諧(xie)時(shi)始終向(xiang)一個方向(xiang)轉動調諧(xie)裝置,以(yi)避免機械回(hui)差。
(2)保持(chi)后面電(dian)表讀(du)數要(yao)大(da)于滿刻度(du)的2/3。
(3)因腔(qiang)體(ti)有熱脹冷縮現象,故(gu)應注意環(huan)境溫度(du)變化的影響(xiang),特別不要受陽光直(zhi)射。
(4)對于帶檢波(bo)器的波(bo)長計,在更換(huan)檢波(bo)器后必(bi)須重新(xin)校準刻度一頻(pin)率關系(xi)。
(5)使用一段時問后要進行校準,或進行定時的(de)周(zhou)期檢定。
當將波長(chang)計接入系統進(jin)行頻率測量(liang)時,其測量(liang)誤差由(you)以下幾個因(yin)素決定。
(1)調諧精度(du):主要(yao)取決于波長(chang)計的設計(腔體類型(xing)、工作波型(xing)、Q值等)。
(2)讀數誤差:主要取決于機械結(jie)構。
(3)刻(ke)度與(yu)校(xiao)準(zhun)誤(wu)差(cha)。
(4)環境變(bian)化影響(xiang):溫度、濕度、氣壓等因素的(de)影響(xiang)。
(5)失配誤差:接(jie)入系統后因源和(he)負載方向(xiang)不匹(pi)配引起。
一般情況下(xia),利用(yong)波長計測量頻(pin)率的總精度為。