波(bo)(bo)長計是用來(lai)量度沿一(yi)電磁(ci)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)兩個周相相等的(de)(de)(de)相繼(ji)波(bo)(bo)面之間的(de)(de)(de)幾何間隔的(de)(de)(de)一(yi)種裝置。為了避免由相速(su)對該待測特定傳輸系(xi)統的(de)(de)(de)依存關系(xi)所(suo)引起的(de)(de)(de)對儀(yi)器(qi)的(de)(de)(de)校準問題,通常的(de)(de)(de)手續是用真空(kong)波(bo)(bo)長來(lai)校準波(bo)(bo)長計。
在高(gao)至約100兆赫的(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)范(fan)圍內,波長計(ji)基本(ben)上由一(yi)(yi)調諧LC電(dian)路和(he)一(yi)(yi)適(shi)(shi)當(dang)共(gong)(gong)振(zhen)式(shi)指(zhi)示器(qi)(qi)(qi)(qi)所組成,這(zhe)與H.赫芝原來用的(de)(de)儀器(qi)(qi)(qi)(qi)沒(mei)有顯(xian)著差別,對(dui)探測器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)選擇依信號的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)級別和(he)所需的(de)(de)準確(que)度而定,對(dui)大于幾瓦的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)級和(he)中等程度的(de)(de)準確(que)性,一(yi)(yi)個(ge)與電(dian)感(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)L串聯(lian)的(de)(de)小燈泡就(jiu)可用作(zuo)一(yi)(yi)種(zhong)共(gong)(gong)振(zhen)指(zhi)示器(qi)(qi)(qi)(qi),當(dang)感(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)極大時燈泡會爆爛發亮。對(dui)于低功(gong)(gong)率(lv)(lv)級或較高(gao)準確(que)度,燈泡的(de)(de)負載(zai)效應就(jiu)不能(neng)容(rong)忍,因此,就(jiu)要用一(yi)(yi)個(ge)適(shi)(shi)當(dang)的(de)(de)電(dian)子(zi)伏特計(ji)來測量電(dian)容(rong)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)電(dian)壓(ya),這(zhe)個(ge)電(dian)壓(ya)在共(gong)(gong)振(zhen)時會取一(yi)(yi)極大值,電(dian)容(rong)器(qi)(qi)(qi)(qi)是可變的(de)(de),并用波長或頻(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)單位給予(yu)定標。
對于更高(gao)頻(pin)率,就必須用到諸如開(kai)路(lu)線(xian)或同軸線(xian)和波(bo)導這(zhe)樣(yang)一些(xie)明(ming)確規(gui)定的傳輸系(xi)統。傳輸系(xi)統的任一開(kai)路(lu)或短路(lu)節段都(dou)可(ke)在(zai)實用大(da)小(xiao)上調(diao)整至使其在(zai)一給定波(bo)長處發生共振(zhen)。
波(bo)長計是微(wei)波(bo)測(ce)(ce)量(liang)中常用的一種測(ce)(ce)量(liang)工具,用它們可(ke)以測(ce)(ce)量(liang)微(wei)波(bo)信號源的波(bo)長或(huo)頻率。波(bo)長計按其(qi)耦合方式(shi)可(ke)分為兩種:通過(guo)式(shi)和吸收(shou)式(shi)。
這(zhe)種波(bo)(bo)長(chang)計通過(guo)兩個耦(ou)合(he)(he)結構(輸(shu)入端和輸(shu)出(chu)端)串接(jie)在測(ce)量系統中(zhong)。測(ce)量時(shi),只要調節波(bo)(bo)長(chang)計調諧(xie)桿(gan)或(huo)活塞,使諧(xie)振腔(qiang)的(de)(de)(de)諧(xie)振頻(pin)率等于待測(ce)信號的(de)(de)(de)頻(pin)率,此時(shi)腔(qiang)體(ti)產(chan)生諧(xie)振,使腔(qiang)中(zhong)的(de)(de)(de)電磁(ci)場(chang)(chang)最強(qiang),這(zhe)樣通過(guo)輸(shu)出(chu)耦(ou)合(he)(he)結構耦(ou)合(he)(he)輸(shu)出(chu)的(de)(de)(de)功率最大,從而通過(guo)檢波(bo)(bo)器(qi)輸(shu)出(chu)的(de)(de)(de)檢波(bo)(bo)電流(liu)(幅(fu)值)也(ye)最大。當調節波(bo)(bo)長(chang)計的(de)(de)(de)調諧(xie)桿(gan)或(huo)活塞使腔(qiang)體(ti)失諧(xie)時(shi),此時(shi)腔(qiang)中(zhong)的(de)(de)(de)電磁(ci)場(chang)(chang)很弱,因而檢波(bo)(bo)電流(liu)也(ye)相應較小甚至為零。
吸(xi)收式(shi)波(bo)長計(ji)腔(qiang)(qiang)體(ti)(ti)只(zhi)有一個(ge)耦合結(jie)構。當調節波(bo)長計(ji)的(de)(de)調諧(xie)活塞使(shi)腔(qiang)(qiang)體(ti)(ti)的(de)(de)諧(xie)振(zhen)頻率等(deng)于待(dai)測(ce)信(xin)號的(de)(de)頻率時,腔(qiang)(qiang)體(ti)(ti)產(chan)生諧(xie)振(zhen),此(ci)時系統中(zhong)有部分能量進入腔(qiang)(qiang)體(ti)(ti),使(shi)檢波(bo)器(qi)輸出的(de)(de)檢波(bo)電流(liu)減(jian)至最(zui)小。當腔(qiang)(qiang)體(ti)(ti)失諧(xie)時,腔(qiang)(qiang)中(zhong)的(de)(de)電磁場(chang)很弱,幾乎不吸(xi)收系統中(zhong)的(de)(de)能量,指示器(qi)具有正常的(de)(de)輸出。檢波(bo)電流(liu)J.,與頻率廠的(de)(de)關(guan)系如圖(tu)5.21(b)所示。
波(bo)(bo)長計(ji)的頻率定(ding)度(du)(du)需通過(guo)校(xiao)準實(shi)現。商(shang)品波(bo)(bo)長計(ji)出廠時(shi)都對其刻度(du)(du)進(jin)行過(guo)定(ding)度(du)(du)校(xiao)準,以(yi)保證滿足其技術(shu)指標。使(shi)用一段(duan)時(shi)問后,可(ke)能因(yin)機械結構和(he)環(huan)境變化造成刻度(du)(du)出現偏(pian)差,需要通過(guo)校(xiao)準或周期(qi)計(ji)量來(lai)檢驗其精度(du)(du)。
校準波長計最直接的(de)(de)方法是利用精度更高的(de)(de)計數式頻率計測量同一頻率,比較(jiao)兩者的(de)(de)差值。
另(ling)一(yi)種校(xiao)準波長(chang)計(ji)的(de)(de)(de)方法是(shi)(shi)利用矢(shi)量網(wang)絡分(fen)析儀,這可(ke)能是(shi)(shi)最省事的(de)(de)(de)方法。因為(wei)矢(shi)網(wang)的(de)(de)(de)頻率(lv)定度具有很高精(jing)度,對(dui)精(jing)度為(wei)的(de)(de)(de)波長(chang)計(ji)是(shi)(shi)足夠(gou)了。注意矢(shi)網(wang)應(ying)工作在步(bu)進掃描(miao)方式,且此(ci)前(qian)首先要對(dui)矢(shi)網(wang)進行(xing)校(xiao)準,同(tong)時為(wei)提高分(fen)辨力,應(ying)該(gai)將掃寬(kuan)壓窄(zhai)。
波長計(ji)的(de)(de)使用方(fang)法很簡單,當(dang)(dang)信(xin)號源輸(shu)出信(xin)號后,轉動(dong)波長計(ji)的(de)(de)調諧(xie)千分尺(chi),注意指示(shi)儀(yi)表的(de)(de)變(bian)化。當(dang)(dang)接近諧(xie)振點(dian)時(shi)(shi),指示(shi)將改變(bian)(變(bian)大或(huo)變(bian)小,視波長計(ji)類型和接入方(fang)式而定)。在諧(xie)振時(shi)(shi)出現最(zui)大點(dian)或(huo)最(zui)小點(dian)。到諧(xie)振點(dian)停(ting)止轉動(dong),讀(du)取刻度數據(直讀(du)或(huo)查表、查曲線)。
使(shi)用(yong)波(bo)長計(ji)時應(ying)注(zhu)意以下幾點。
(1)在調諧時始終(zhong)向一個方(fang)向轉動調諧裝置(zhi),以(yi)避免機械回差。
(2)保持后面電表讀數要大于滿刻(ke)度的2/3。
(3)因腔體有熱(re)脹冷(leng)縮現象,故應注意(yi)環境溫度變化的影(ying)響(xiang),特別不要受陽光直射。
(4)對于帶檢波(bo)器(qi)的波(bo)長計,在(zai)更(geng)換(huan)檢波(bo)器(qi)后必須重新校準(zhun)刻度一(yi)頻率關系。
(5)使用一段時(shi)(shi)問(wen)后要進行(xing)(xing)校(xiao)準(zhun),或(huo)進行(xing)(xing)定(ding)時(shi)(shi)的周期檢定(ding)。
當將波長計接入系統進行頻率(lv)測(ce)(ce)量(liang)時,其(qi)測(ce)(ce)量(liang)誤差由以下幾個因素決定。
(1)調(diao)諧精(jing)度(du):主要取決于波長計的設計(腔體類(lei)型(xing)、工作波型(xing)、Q值等)。
(2)讀數誤差:主要取決于機械(xie)結構。
(3)刻度與校準誤差。
(4)環境變化(hua)影(ying)響:溫度、濕度、氣壓等因素的影(ying)響。
(5)失配誤差:接(jie)入系統后因(yin)源和負載方(fang)向不(bu)匹配引(yin)起。
一般情(qing)況下(xia),利(li)用波(bo)長計(ji)測(ce)量(liang)頻率的總精度為。