波(bo)長計是(shi)用來量度沿一電磁波(bo)的兩個(ge)周相相等的相繼波(bo)面之間的幾何(he)間隔的一種裝(zhuang)置。為了避免由(you)相速對該待測特定(ding)傳(chuan)輸系統的依存關(guan)系所引起(qi)的對儀器的校準(zhun)(zhun)問題,通常的手續(xu)是(shi)用真空波(bo)長來校準(zhun)(zhun)波(bo)長計。
在高至約100兆赫(he)的(de)頻率(lv)(lv)范圍內,波長(chang)計基(ji)本上由一調諧LC電(dian)路和一適(shi)(shi)當(dang)共振式指示器(qi)(qi)(qi)所(suo)組(zu)成,這與H.赫(he)芝原來用(yong)的(de)儀(yi)器(qi)(qi)(qi)沒有顯著差別,對(dui)探測器(qi)(qi)(qi)的(de)選擇依信號的(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)級別和所(suo)需的(de)準確度(du)而(er)定(ding),對(dui)大于幾(ji)瓦的(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)級和中等(deng)程度(du)的(de)準確性,一個(ge)與電(dian)感器(qi)(qi)(qi)L串聯(lian)的(de)小燈(deng)(deng)泡就(jiu)可(ke)用(yong)作(zuo)一種共振指示器(qi)(qi)(qi),當(dang)感生電(dian)流極大時(shi)燈(deng)(deng)泡會(hui)爆爛發(fa)亮。對(dui)于低功(gong)(gong)率(lv)(lv)級或較高準確度(du),燈(deng)(deng)泡的(de)負載(zai)效(xiao)應就(jiu)不能容(rong)忍,因此,就(jiu)要用(yong)一個(ge)適(shi)(shi)當(dang)的(de)電(dian)子伏特計來測量(liang)電(dian)容(rong)器(qi)(qi)(qi)的(de)電(dian)壓(ya)(ya),這個(ge)電(dian)壓(ya)(ya)在共振時(shi)會(hui)取(qu)一極大值,電(dian)容(rong)器(qi)(qi)(qi)是可(ke)變的(de),并(bing)用(yong)波長(chang)或頻率(lv)(lv)的(de)單位給予定(ding)標。
對(dui)于更高頻率,就必須用(yong)到諸如開路(lu)線或同軸線和波(bo)(bo)導這(zhe)樣一些明確規定(ding)的(de)傳(chuan)輸(shu)(shu)系統(tong)(tong)。傳(chuan)輸(shu)(shu)系統(tong)(tong)的(de)任一開路(lu)或短路(lu)節(jie)段都可(ke)在實用(yong)大小上調整至使其在一給定(ding)波(bo)(bo)長處(chu)發生共振。
波(bo)長計是微波(bo)測量(liang)中常用的一種(zhong)測量(liang)工具,用它們可(ke)以測量(liang)微波(bo)信號源(yuan)的波(bo)長或(huo)頻率。波(bo)長計按其耦合方式可(ke)分為兩種(zhong):通過式和吸收式。
這種(zhong)波(bo)長計(ji)通過兩個耦合結構(gou)(輸(shu)(shu)入端和輸(shu)(shu)出(chu)(chu)端)串接(jie)在測量(liang)(liang)系統中。測量(liang)(liang)時(shi)(shi),只要調(diao)節波(bo)長計(ji)調(diao)諧桿或(huo)活塞(sai),使諧振(zhen)腔(qiang)的(de)諧振(zhen)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)等(deng)于待測信號的(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv),此(ci)時(shi)(shi)腔(qiang)體產(chan)生諧振(zhen),使腔(qiang)中的(de)電磁場最(zui)強,這樣通過輸(shu)(shu)出(chu)(chu)耦合結構(gou)耦合輸(shu)(shu)出(chu)(chu)的(de)功率(lv)(lv)最(zui)大,從而通過檢波(bo)器輸(shu)(shu)出(chu)(chu)的(de)檢波(bo)電流(幅(fu)值)也最(zui)大。當調(diao)節波(bo)長計(ji)的(de)調(diao)諧桿或(huo)活塞(sai)使腔(qiang)體失諧時(shi)(shi),此(ci)時(shi)(shi)腔(qiang)中的(de)電磁場很弱,因(yin)而檢波(bo)電流也相應(ying)較小甚至為零。
吸(xi)收式波(bo)長(chang)計腔(qiang)體(ti)只有(you)(you)一個耦合(he)結構(gou)。當調(diao)(diao)節波(bo)長(chang)計的(de)調(diao)(diao)諧活(huo)塞(sai)使腔(qiang)體(ti)的(de)諧振頻(pin)率(lv)等(deng)于待測信號的(de)頻(pin)率(lv)時(shi),腔(qiang)體(ti)產生諧振,此時(shi)系(xi)統中有(you)(you)部分能量進入腔(qiang)體(ti),使檢(jian)波(bo)器(qi)(qi)輸(shu)(shu)出的(de)檢(jian)波(bo)電(dian)流減(jian)至最小(xiao)。當腔(qiang)體(ti)失諧時(shi),腔(qiang)中的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)很弱,幾乎不吸(xi)收系(xi)統中的(de)能量,指示器(qi)(qi)具有(you)(you)正常的(de)輸(shu)(shu)出。檢(jian)波(bo)電(dian)流J.,與頻(pin)率(lv)廠的(de)關系(xi)如(ru)圖(tu)5.21(b)所示。
波(bo)長(chang)計(ji)(ji)的頻率定(ding)(ding)度(du)需(xu)通過校準實現(xian)。商品波(bo)長(chang)計(ji)(ji)出廠時都(dou)對(dui)其(qi)刻(ke)度(du)進行(xing)過定(ding)(ding)度(du)校準,以保證滿足其(qi)技術指標。使用一段時問后(hou),可能因機械結構和環境變化(hua)造成刻(ke)度(du)出現(xian)偏差,需(xu)要(yao)通過校準或周期計(ji)(ji)量來檢驗其(qi)精度(du)。
校準波長計最(zui)直接的方法是利(li)用精度更高的計數式頻率(lv)計測量同一頻率(lv),比(bi)較兩者的差(cha)值。
另一(yi)種校(xiao)準波長(chang)計的(de)方法是利用矢(shi)(shi)(shi)量(liang)網絡(luo)分析儀,這可能是最(zui)省事的(de)方法。因為矢(shi)(shi)(shi)網的(de)頻率定度(du)(du)具(ju)有很高精(jing)度(du)(du),對精(jing)度(du)(du)為的(de)波長(chang)計是足夠了。注意矢(shi)(shi)(shi)網應工作在步進(jin)掃(sao)描方式,且此前首先要對矢(shi)(shi)(shi)網進(jin)行校(xiao)準,同(tong)時為提高分辨(bian)力(li),應該將掃(sao)寬壓窄。
波(bo)長計(ji)的(de)使(shi)用方(fang)法很(hen)簡單,當信(xin)號源輸(shu)出(chu)信(xin)號后,轉(zhuan)動波(bo)長計(ji)的(de)調諧(xie)千分尺(chi),注(zhu)意指示儀表(biao)的(de)變(bian)(bian)化。當接(jie)近諧(xie)振點(dian)時,指示將(jiang)改變(bian)(bian)(變(bian)(bian)大(da)或(huo)變(bian)(bian)小,視波(bo)長計(ji)類型和接(jie)入方(fang)式而(er)定)。在(zai)諧(xie)振時出(chu)現(xian)最(zui)大(da)點(dian)或(huo)最(zui)小點(dian)。到諧(xie)振點(dian)停止轉(zhuan)動,讀取刻度(du)數據(直讀或(huo)查表(biao)、查曲線(xian))。
使用(yong)波(bo)長計(ji)時(shi)應注(zhu)意以下幾(ji)點。
(1)在調諧時始(shi)終向一個方向轉動調諧裝置,以避(bi)免機械(xie)回差。
(2)保持后(hou)面電表讀(du)數要大于滿(man)刻度的2/3。
(3)因腔(qiang)體有(you)熱脹冷縮現象(xiang),故應注(zhu)意環境溫度(du)變化(hua)的影響,特別不要受陽光直射。
(4)對于帶檢(jian)波(bo)器(qi)的波(bo)長(chang)計,在更(geng)換檢(jian)波(bo)器(qi)后必須(xu)重(zhong)新(xin)校準(zhun)刻度一(yi)頻率關系(xi)。
(5)使用一段時問(wen)后要進(jin)行校(xiao)準(zhun),或進(jin)行定(ding)時的周期檢定(ding)。
當將波長計接入系統進行頻率測量(liang)時(shi),其(qi)測量(liang)誤(wu)差由以(yi)下幾個因素決定。
(1)調(diao)諧精度:主要取決于波長(chang)計(ji)的設計(ji)(腔體類型、工作波型、Q值等)。
(2)讀數誤差:主要取決于機械結構。
(3)刻(ke)度與校準誤(wu)差。
(4)環境變化影響:溫度、濕度、氣壓等因素的影響。
(5)失(shi)配(pei)誤差:接入系統后因源(yuan)和負載方(fang)向不(bu)匹配(pei)引起。
一般情況下,利用波長計測量頻率的總精度為。