波(bo)長計是(shi)用(yong)來量度沿一電(dian)磁波(bo)的(de)(de)兩個(ge)周(zhou)相相等的(de)(de)相繼波(bo)面之間的(de)(de)幾(ji)何間隔(ge)的(de)(de)一種裝(zhuang)置。為了(le)避免由相速對該待(dai)測特定傳輸系統的(de)(de)依存關系所引起的(de)(de)對儀器的(de)(de)校準問題,通(tong)常的(de)(de)手續是(shi)用(yong)真空波(bo)長來校準波(bo)長計。
在(zai)高至約100兆赫的(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)范(fan)圍內,波長計(ji)基本上由(you)一(yi)調(diao)諧LC電(dian)路和(he)一(yi)適當(dang)共振式(shi)指示器(qi)所組成,這(zhe)與(yu)H.赫芝(zhi)原來(lai)用的(de)(de)(de)儀器(qi)沒有顯著差別(bie)(bie),對探測器(qi)的(de)(de)(de)選擇依信號的(de)(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)級(ji)別(bie)(bie)和(he)所需的(de)(de)(de)準(zhun)確(que)(que)度(du)而定(ding),對大(da)于(yu)幾(ji)瓦的(de)(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)級(ji)和(he)中等程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)準(zhun)確(que)(que)性(xing),一(yi)個與(yu)電(dian)感器(qi)L串聯的(de)(de)(de)小燈泡就(jiu)可(ke)用作(zuo)一(yi)種共振指示器(qi),當(dang)感生電(dian)流(liu)極(ji)大(da)時燈泡會(hui)(hui)爆爛發(fa)亮。對于(yu)低功(gong)(gong)率(lv)(lv)級(ji)或較高準(zhun)確(que)(que)度(du),燈泡的(de)(de)(de)負載效應就(jiu)不(bu)能容(rong)(rong)忍,因此,就(jiu)要用一(yi)個適當(dang)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)伏(fu)特計(ji)來(lai)測量電(dian)容(rong)(rong)器(qi)的(de)(de)(de)電(dian)壓,這(zhe)個電(dian)壓在(zai)共振時會(hui)(hui)取一(yi)極(ji)大(da)值,電(dian)容(rong)(rong)器(qi)是(shi)可(ke)變的(de)(de)(de),并用波長或頻率(lv)(lv)的(de)(de)(de)單(dan)位給予定(ding)標。
對于(yu)更高頻率,就必(bi)須用(yong)到(dao)諸(zhu)如(ru)開路線(xian)或(huo)同軸線(xian)和波導這樣一(yi)些明確規定的傳(chuan)輸系統(tong)(tong)。傳(chuan)輸系統(tong)(tong)的任一(yi)開路或(huo)短路節段(duan)都可在實用(yong)大小上(shang)調整至使(shi)其(qi)在一(yi)給(gei)定波長處發生(sheng)共振。
波(bo)長(chang)計是(shi)微波(bo)測(ce)量中常用的一種測(ce)量工(gong)具,用它(ta)們可(ke)以測(ce)量微波(bo)信號源的波(bo)長(chang)或頻率(lv)。波(bo)長(chang)計按其耦合方式可(ke)分為兩(liang)種:通過式和吸(xi)收式。
這(zhe)種波(bo)(bo)長(chang)計(ji)通(tong)過兩個耦(ou)合(he)結(jie)構(gou)(輸(shu)入(ru)端和(he)輸(shu)出端)串接在測量系統中(zhong)。測量時(shi),只(zhi)要(yao)調(diao)節(jie)波(bo)(bo)長(chang)計(ji)調(diao)諧(xie)(xie)桿或活(huo)塞,使諧(xie)(xie)振腔(qiang)的(de)(de)(de)諧(xie)(xie)振頻率等于(yu)待測信(xin)號的(de)(de)(de)頻率,此(ci)時(shi)腔(qiang)體(ti)產生(sheng)諧(xie)(xie)振,使腔(qiang)中(zhong)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)場最強,這(zhe)樣通(tong)過輸(shu)出耦(ou)合(he)結(jie)構(gou)耦(ou)合(he)輸(shu)出的(de)(de)(de)功率最大,從而通(tong)過檢波(bo)(bo)器(qi)輸(shu)出的(de)(de)(de)檢波(bo)(bo)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(幅值)也最大。當調(diao)節(jie)波(bo)(bo)長(chang)計(ji)的(de)(de)(de)調(diao)諧(xie)(xie)桿或活(huo)塞使腔(qiang)體(ti)失諧(xie)(xie)時(shi),此(ci)時(shi)腔(qiang)中(zhong)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)場很弱(ruo),因而檢波(bo)(bo)電(dian)(dian)(dian)流(liu)也相(xiang)應(ying)較小甚至為零。
吸收(shou)式波(bo)長(chang)計腔(qiang)體(ti)(ti)(ti)只(zhi)有一個耦合結構。當(dang)調節波(bo)長(chang)計的(de)(de)調諧活塞使腔(qiang)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)諧振頻率(lv)(lv)等于待測信號的(de)(de)頻率(lv)(lv)時(shi),腔(qiang)體(ti)(ti)(ti)產生諧振,此(ci)時(shi)系(xi)(xi)統中有部(bu)分能量進入(ru)腔(qiang)體(ti)(ti)(ti),使檢波(bo)器輸出的(de)(de)檢波(bo)電(dian)流減至最小(xiao)。當(dang)腔(qiang)體(ti)(ti)(ti)失諧時(shi),腔(qiang)中的(de)(de)電(dian)磁場很弱,幾乎(hu)不(bu)吸收(shou)系(xi)(xi)統中的(de)(de)能量,指示器具有正常(chang)的(de)(de)輸出。檢波(bo)電(dian)流J.,與頻率(lv)(lv)廠的(de)(de)關(guan)系(xi)(xi)如(ru)圖(tu)5.21(b)所示。
波長計(ji)的(de)頻率定度(du)需(xu)通過(guo)(guo)校(xiao)準實現。商品波長計(ji)出廠時都對其刻度(du)進行過(guo)(guo)定度(du)校(xiao)準,以(yi)保證滿足其技術指標。使用(yong)一段時問(wen)后,可能因機械結構和環(huan)境變化造成刻度(du)出現偏差,需(xu)要通過(guo)(guo)校(xiao)準或周期(qi)計(ji)量來檢驗其精度(du)。
校(xiao)準波長(chang)計最(zui)直接的方(fang)法是(shi)利用(yong)精度更高的計數式頻率計測量(liang)同一頻率,比(bi)較兩者的差值(zhi)。
另一種校準波長(chang)計的方(fang)(fang)法是利用矢量網絡(luo)分析儀,這可(ke)能是最省事的方(fang)(fang)法。因為(wei)矢網的頻率定度(du)具有很高(gao)精(jing)(jing)度(du),對精(jing)(jing)度(du)為(wei)的波長(chang)計是足夠了(le)。注意矢網應(ying)工作在步進(jin)掃描方(fang)(fang)式,且此前首先要(yao)對矢網進(jin)行(xing)校準,同(tong)時為(wei)提高(gao)分辨力,應(ying)該將(jiang)掃寬壓窄。
波長計(ji)的使用(yong)方法很簡(jian)單(dan),當(dang)信(xin)號(hao)源輸出信(xin)號(hao)后,轉(zhuan)(zhuan)動(dong)波長計(ji)的調(diao)諧千分尺(chi),注意指示儀表(biao)(biao)的變(bian)化。當(dang)接(jie)近諧振點(dian)(dian)時,指示將(jiang)改變(bian)(變(bian)大(da)或變(bian)小(xiao),視波長計(ji)類型和(he)接(jie)入方式而定)。在(zai)諧振時出現最(zui)大(da)點(dian)(dian)或最(zui)小(xiao)點(dian)(dian)。到諧振點(dian)(dian)停止轉(zhuan)(zhuan)動(dong),讀取刻度數據(直讀或查表(biao)(biao)、查曲線)。
使(shi)用波長計時(shi)應(ying)注意(yi)以下幾點。
(1)在調諧時始終(zhong)向一個方向轉動調諧裝(zhuang)置,以避免機械回差。
(2)保持后面電表讀數要大于滿刻度的2/3。
(3)因腔體有熱(re)脹冷(leng)縮現象,故應(ying)注意環(huan)境(jing)溫度變化的影(ying)響,特別不要受陽光直(zhi)射。
(4)對于帶檢波(bo)(bo)器(qi)的波(bo)(bo)長計,在(zai)更(geng)換檢波(bo)(bo)器(qi)后必須重(zhong)新校準刻度一頻率關系。
(5)使用(yong)一段時問后(hou)要進(jin)行校準,或(huo)進(jin)行定時的(de)周期檢(jian)定。
當將波(bo)長計接入系統進行頻率測(ce)量(liang)時,其測(ce)量(liang)誤差由以下幾(ji)個(ge)因素(su)決定。
(1)調諧(xie)精度(du):主(zhu)要取決于波長計的設(she)計(腔體(ti)類型、工作(zuo)波型、Q值(zhi)等)。
(2)讀數誤差:主要(yao)取決(jue)于(yu)機械結(jie)構。
(3)刻度與校準誤(wu)差(cha)。
(4)環(huan)境變(bian)化影響(xiang)(xiang):溫度、濕度、氣壓等因素的影響(xiang)(xiang)。
(5)失配誤差:接入系(xi)統后因源和負(fu)載方向(xiang)不匹配引起。
一般情況下,利用波長計(ji)測量頻率的總精度為。