波(bo)長(chang)計是用來量度沿(yan)一(yi)電磁波(bo)的(de)(de)兩(liang)個周相相等(deng)的(de)(de)相繼波(bo)面之(zhi)間的(de)(de)幾何間隔的(de)(de)一(yi)種裝置。為了(le)避免(mian)由相速對(dui)該待(dai)測特定傳輸系統的(de)(de)依存關系所引起(qi)的(de)(de)對(dui)儀器的(de)(de)校(xiao)(xiao)準問(wen)題,通(tong)常(chang)的(de)(de)手(shou)續是用真空(kong)波(bo)長(chang)來校(xiao)(xiao)準波(bo)長(chang)計。
在(zai)高至(zhi)約100兆赫的(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)范圍內(nei),波(bo)長(chang)計基本上由一(yi)調諧LC電(dian)(dian)(dian)路(lu)和(he)(he)一(yi)適當共振式指示器所組成(cheng),這與H.赫芝原來(lai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)儀器沒有顯(xian)著差(cha)別,對(dui)探測(ce)器的(de)(de)(de)(de)選擇依信號的(de)(de)(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)級別和(he)(he)所需的(de)(de)(de)(de)準確(que)(que)(que)度而(er)定,對(dui)大(da)于幾瓦的(de)(de)(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)級和(he)(he)中等程度的(de)(de)(de)(de)準確(que)(que)(que)性,一(yi)個(ge)與電(dian)(dian)(dian)感器L串聯的(de)(de)(de)(de)小燈泡就(jiu)可用(yong)(yong)作一(yi)種共振指示器,當感生電(dian)(dian)(dian)流極大(da)時(shi)燈泡會(hui)爆爛發亮。對(dui)于低功(gong)率(lv)(lv)級或(huo)較高準確(que)(que)(que)度,燈泡的(de)(de)(de)(de)負載(zai)效應就(jiu)不能容(rong)忍,因此,就(jiu)要用(yong)(yong)一(yi)個(ge)適當的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子伏特計來(lai)測(ce)量電(dian)(dian)(dian)容(rong)器的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓,這個(ge)電(dian)(dian)(dian)壓在(zai)共振時(shi)會(hui)取一(yi)極大(da)值,電(dian)(dian)(dian)容(rong)器是可變的(de)(de)(de)(de),并(bing)用(yong)(yong)波(bo)長(chang)或(huo)頻(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)單(dan)位給予定標。
對(dui)于更高頻(pin)率(lv),就必須用到諸如開路(lu)線或同(tong)軸線和波導這樣(yang)一些明確規定的傳輸(shu)系統。傳輸(shu)系統的任一開路(lu)或短路(lu)節段都(dou)可在實用大小上調整至使(shi)其(qi)在一給定波長處(chu)發生共振。
波(bo)長(chang)計是(shi)微(wei)波(bo)測量(liang)中常用(yong)的(de)一種測量(liang)工具,用(yong)它們可以測量(liang)微(wei)波(bo)信號源的(de)波(bo)長(chang)或頻率。波(bo)長(chang)計按其耦合方(fang)式(shi)可分為兩(liang)種:通過式(shi)和吸收式(shi)。
這種波長(chang)計(ji)通過兩個耦(ou)合結構(輸入端和輸出(chu)端)串接在測(ce)量系統中。測(ce)量時,只要調節(jie)波長(chang)計(ji)調諧(xie)(xie)(xie)桿或活塞,使(shi)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)腔(qiang)的(de)(de)(de)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)頻(pin)率等于(yu)待測(ce)信(xin)號的(de)(de)(de)頻(pin)率,此(ci)時腔(qiang)體產生(sheng)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen),使(shi)腔(qiang)中的(de)(de)(de)電(dian)磁(ci)(ci)場最強,這樣通過輸出(chu)耦(ou)合結構耦(ou)合輸出(chu)的(de)(de)(de)功率最大,從而通過檢波器輸出(chu)的(de)(de)(de)檢波電(dian)流(幅(fu)值(zhi))也最大。當調節(jie)波長(chang)計(ji)的(de)(de)(de)調諧(xie)(xie)(xie)桿或活塞使(shi)腔(qiang)體失諧(xie)(xie)(xie)時,此(ci)時腔(qiang)中的(de)(de)(de)電(dian)磁(ci)(ci)場很弱,因而檢波電(dian)流也相應較小甚至為(wei)零(ling)。
吸(xi)收(shou)式波(bo)長計腔(qiang)(qiang)體(ti)(ti)只有(you)(you)一個耦合結構。當調節(jie)波(bo)長計的調諧(xie)(xie)活(huo)塞使腔(qiang)(qiang)體(ti)(ti)的諧(xie)(xie)振頻率(lv)等于待測(ce)信(xin)號的頻率(lv)時,腔(qiang)(qiang)體(ti)(ti)產生諧(xie)(xie)振,此時系(xi)統(tong)中有(you)(you)部分(fen)能(neng)量(liang)進入腔(qiang)(qiang)體(ti)(ti),使檢波(bo)器(qi)輸(shu)出(chu)(chu)的檢波(bo)電流(liu)(liu)減至最小。當腔(qiang)(qiang)體(ti)(ti)失(shi)諧(xie)(xie)時,腔(qiang)(qiang)中的電磁場(chang)很弱,幾(ji)乎不吸(xi)收(shou)系(xi)統(tong)中的能(neng)量(liang),指示(shi)器(qi)具有(you)(you)正常(chang)的輸(shu)出(chu)(chu)。檢波(bo)電流(liu)(liu)J.,與(yu)頻率(lv)廠(chang)的關系(xi)如圖(tu)5.21(b)所示(shi)。
波長計的頻(pin)率定(ding)(ding)度(du)(du)需(xu)通過校(xiao)準(zhun)實現(xian)。商品波長計出(chu)(chu)廠時都(dou)對其刻度(du)(du)進行過定(ding)(ding)度(du)(du)校(xiao)準(zhun),以保證滿(man)足其技術指標。使用(yong)一段(duan)時問后,可能(neng)因機械結構和環境變化造(zao)成刻度(du)(du)出(chu)(chu)現(xian)偏差,需(xu)要通過校(xiao)準(zhun)或周(zhou)期計量來(lai)檢驗(yan)其精(jing)度(du)(du)。
校準波長計最(zui)直接的(de)方(fang)法是利(li)用精(jing)度更高的(de)計數式(shi)頻率(lv)(lv)計測量同一頻率(lv)(lv),比較(jiao)兩者(zhe)的(de)差值。
另一種校準波(bo)長計(ji)的(de)(de)(de)方法(fa)是(shi)利用矢量網(wang)絡分析儀,這可能是(shi)最省(sheng)事的(de)(de)(de)方法(fa)。因為矢網(wang)的(de)(de)(de)頻率定度(du)具有很高精(jing)度(du),對精(jing)度(du)為的(de)(de)(de)波(bo)長計(ji)是(shi)足夠了(le)。注意矢網(wang)應工作在步進(jin)掃(sao)描方式,且此前首先要對矢網(wang)進(jin)行校準,同時為提高分辨力,應該將掃(sao)寬壓窄(zhai)。
波長計的(de)使用方(fang)法很簡單(dan),當信(xin)號源(yuan)輸出信(xin)號后,轉動波長計的(de)調諧千分尺,注意指示儀表的(de)變(bian)化(hua)。當接(jie)近諧振點(dian)時(shi),指示將改變(bian)(變(bian)大或變(bian)小(xiao),視波長計類型和接(jie)入方(fang)式而定)。在諧振時(shi)出現最(zui)大點(dian)或最(zui)小(xiao)點(dian)。到諧振點(dian)停止轉動,讀取刻度數(shu)據(直讀或查(cha)表、查(cha)曲線)。
使用波長計時應注意以下幾點。
(1)在調諧時始終向(xiang)一個方向(xiang)轉動調諧裝置,以(yi)避免(mian)機械回差(cha)。
(2)保持后(hou)面電(dian)表讀數(shu)要大于滿刻度的(de)2/3。
(3)因腔體有(you)熱(re)脹冷縮現(xian)象(xiang),故應(ying)注意(yi)環(huan)境溫(wen)度變化的(de)影(ying)響,特別不(bu)要(yao)受陽光直(zhi)射。
(4)對于帶檢波器(qi)的波長計(ji),在(zai)更換檢波器(qi)后必須重新校準刻度一頻(pin)率關(guan)系。
(5)使用一(yi)段(duan)時(shi)問后要進(jin)行(xing)校(xiao)準,或進(jin)行(xing)定(ding)時(shi)的周期(qi)檢定(ding)。
當將波長計接入系(xi)統進行頻率測量時,其(qi)測量誤(wu)差(cha)由以下(xia)幾個因素決定。
(1)調諧(xie)精度:主要取決于波長計(ji)的設計(ji)(腔體類型(xing)、工作波型(xing)、Q值等)。
(2)讀數誤差:主(zhu)要取決于機械結(jie)構。
(3)刻(ke)度與校準誤(wu)差。
(4)環(huan)境變化影響(xiang):溫度、濕度、氣壓等(deng)因素的(de)影響(xiang)。
(5)失配誤差:接入系統后(hou)因源和負載方向不匹配引起。
一(yi)般情況下,利用波長(chang)計測量頻率(lv)的總精度(du)為。