波(bo)(bo)長計是(shi)用(yong)來量度沿一電磁波(bo)(bo)的(de)(de)兩個周相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)等的(de)(de)相(xiang)(xiang)繼波(bo)(bo)面之間的(de)(de)幾(ji)何間隔的(de)(de)一種裝置。為(wei)了避免(mian)由相(xiang)(xiang)速對該(gai)待測特(te)定(ding)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(zhun)問題,通常(chang)的(de)(de)手續(xu)是(shi)用(yong)真空波(bo)(bo)長來校準(zhun)波(bo)(bo)長計。
在高至約100兆赫(he)的(de)(de)(de)頻率(lv)范圍內,波長計(ji)基本上(shang)由一(yi)(yi)調(diao)諧(xie)LC電(dian)(dian)路和一(yi)(yi)適當共(gong)振式指示器(qi)(qi)所(suo)組(zu)成,這與H.赫(he)芝原來(lai)用(yong)的(de)(de)(de)儀器(qi)(qi)沒(mei)有(you)顯(xian)著差(cha)別(bie)(bie),對探測器(qi)(qi)的(de)(de)(de)選擇(ze)依信號的(de)(de)(de)功率(lv)級別(bie)(bie)和所(suo)需的(de)(de)(de)準(zhun)確(que)度(du)而(er)定,對大(da)于幾瓦的(de)(de)(de)功率(lv)級和中等程度(du)的(de)(de)(de)準(zhun)確(que)性(xing),一(yi)(yi)個與電(dian)(dian)感(gan)器(qi)(qi)L串聯的(de)(de)(de)小燈(deng)泡就可用(yong)作一(yi)(yi)種共(gong)振指示器(qi)(qi),當感(gan)生電(dian)(dian)流極(ji)大(da)時燈(deng)泡會(hui)爆(bao)爛發亮(liang)。對于低功率(lv)級或(huo)較高準(zhun)確(que)度(du),燈(deng)泡的(de)(de)(de)負載效應(ying)就不能(neng)容忍,因此(ci),就要用(yong)一(yi)(yi)個適當的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子伏特計(ji)來(lai)測量電(dian)(dian)容器(qi)(qi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓,這個電(dian)(dian)壓在共(gong)振時會(hui)取(qu)一(yi)(yi)極(ji)大(da)值,電(dian)(dian)容器(qi)(qi)是(shi)可變的(de)(de)(de),并用(yong)波長或(huo)頻率(lv)的(de)(de)(de)單位給予定標。
對于更高頻率,就必須用(yong)到諸如開(kai)路(lu)線或同(tong)軸線和波導這樣(yang)一(yi)些明(ming)確(que)規定的傳(chuan)輸(shu)系統。傳(chuan)輸(shu)系統的任一(yi)開(kai)路(lu)或短路(lu)節段都可在實用(yong)大小(xiao)上(shang)調整(zheng)至(zhi)使其在一(yi)給定波長處發生共振。
波長計是微波測量(liang)中(zhong)常用(yong)的一(yi)種測量(liang)工具(ju),用(yong)它們可以測量(liang)微波信號源的波長或頻率。波長計按其耦合(he)方式可分為兩種:通(tong)過式和吸收式。
這種波(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)計通過(guo)兩個耦(ou)合(he)結構(gou)(輸(shu)(shu)(shu)入端和輸(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)端)串接(jie)在測(ce)(ce)量(liang)(liang)系(xi)統中(zhong)。測(ce)(ce)量(liang)(liang)時(shi),只要調(diao)節波(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)計調(diao)諧(xie)(xie)桿或(huo)活(huo)塞(sai),使諧(xie)(xie)振腔(qiang)的(de)諧(xie)(xie)振頻(pin)率等于待測(ce)(ce)信(xin)號的(de)頻(pin)率,此(ci)時(shi)腔(qiang)體產生諧(xie)(xie)振,使腔(qiang)中(zhong)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)最(zui)強,這樣(yang)通過(guo)輸(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)耦(ou)合(he)結構(gou)耦(ou)合(he)輸(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)的(de)功率最(zui)大,從而(er)通過(guo)檢(jian)波(bo)(bo)(bo)(bo)器輸(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)的(de)檢(jian)波(bo)(bo)(bo)(bo)電(dian)流(幅值)也最(zui)大。當調(diao)節波(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)計的(de)調(diao)諧(xie)(xie)桿或(huo)活(huo)塞(sai)使腔(qiang)體失諧(xie)(xie)時(shi),此(ci)時(shi)腔(qiang)中(zhong)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)很(hen)弱,因而(er)檢(jian)波(bo)(bo)(bo)(bo)電(dian)流也相應較小甚至(zhi)為零。
吸(xi)收式(shi)波長(chang)計腔體只有(you)一個耦合結構。當(dang)調(diao)節波長(chang)計的(de)(de)(de)調(diao)諧(xie)(xie)活塞使腔體的(de)(de)(de)諧(xie)(xie)振頻率(lv)等于待測信(xin)號的(de)(de)(de)頻率(lv)時,腔體產生諧(xie)(xie)振,此時系統中(zhong)有(you)部分能量進入腔體,使檢(jian)波器輸出的(de)(de)(de)檢(jian)波電(dian)流減至(zhi)最(zui)小。當(dang)腔體失諧(xie)(xie)時,腔中(zhong)的(de)(de)(de)電(dian)磁場很弱,幾乎不(bu)吸(xi)收系統中(zhong)的(de)(de)(de)能量,指示器具有(you)正常的(de)(de)(de)輸出。檢(jian)波電(dian)流J.,與頻率(lv)廠的(de)(de)(de)關(guan)系如圖5.21(b)所示。
波長計(ji)的頻(pin)率定度(du)需(xu)通過(guo)校準實(shi)現。商品波長計(ji)出廠時都(dou)對其刻度(du)進行過(guo)定度(du)校準,以保證滿(man)足其技術(shu)指(zhi)標。使(shi)用(yong)一段時問(wen)后(hou),可能因機械(xie)結構和環境變化(hua)造成(cheng)刻度(du)出現偏差,需(xu)要通過(guo)校準或周期(qi)計(ji)量來檢驗(yan)其精(jing)度(du)。
校準(zhun)波長計最直接的(de)方法是利(li)用精度更高的(de)計數式頻率(lv)計測量同一頻率(lv),比較兩者(zhe)的(de)差(cha)值。
另一種(zhong)校準(zhun)波長計的(de)(de)方法是(shi)利用矢量網(wang)絡分析(xi)儀,這可能是(shi)最省事的(de)(de)方法。因(yin)為(wei)矢網(wang)的(de)(de)頻率(lv)定度(du)(du)具有很高(gao)精度(du)(du),對精度(du)(du)為(wei)的(de)(de)波長計是(shi)足夠了。注意矢網(wang)應工作在步(bu)進掃描方式,且(qie)此前首先要(yao)對矢網(wang)進行校準(zhun),同時為(wei)提高(gao)分辨力,應該將掃寬壓窄。
波(bo)長(chang)(chang)計(ji)的使用方(fang)法很簡單,當信(xin)(xin)號源輸出信(xin)(xin)號后(hou),轉(zhuan)(zhuan)動(dong)(dong)波(bo)長(chang)(chang)計(ji)的調諧千(qian)分尺(chi),注意指示(shi)儀(yi)表的變(bian)(bian)化。當接近(jin)諧振(zhen)(zhen)點時,指示(shi)將改變(bian)(bian)(變(bian)(bian)大或變(bian)(bian)小(xiao),視波(bo)長(chang)(chang)計(ji)類型和接入方(fang)式而定)。在諧振(zhen)(zhen)時出現最(zui)大點或最(zui)小(xiao)點。到諧振(zhen)(zhen)點停止(zhi)轉(zhuan)(zhuan)動(dong)(dong),讀(du)取(qu)刻度數據(直讀(du)或查表、查曲線)。
使用波長計時應注意以下幾(ji)點。
(1)在調諧時始終向(xiang)一個方向(xiang)轉動調諧裝置,以避免機械(xie)回差(cha)。
(2)保(bao)持后面電(dian)表讀(du)數要大于滿刻度(du)的2/3。
(3)因腔體(ti)有熱脹(zhang)冷縮現象,故應(ying)注(zhu)意環境溫度變化的(de)影響,特別不要受(shou)陽光直射。
(4)對于帶檢波(bo)(bo)器(qi)的波(bo)(bo)長(chang)計,在更換檢波(bo)(bo)器(qi)后必須重新校準刻(ke)度(du)一頻率關(guan)系。
(5)使(shi)用(yong)一段時問后要進行(xing)校準,或進行(xing)定時的周期檢定。
當(dang)將波(bo)長計(ji)接入系(xi)統進行頻率測量時,其測量誤差由以下(xia)幾個因(yin)素決定。
(1)調(diao)諧精(jing)度(du):主(zhu)要取決于波(bo)長計的設計(腔體類(lei)型(xing)、工(gong)作(zuo)波(bo)型(xing)、Q值等)。
(2)讀數誤差(cha):主要取決于機械結(jie)構。
(3)刻度與校(xiao)準誤差。
(4)環境變(bian)化影(ying)響:溫(wen)度(du)、濕度(du)、氣壓(ya)等因素的(de)影(ying)響。
(5)失配誤差:接入系統(tong)后因源和負載方向不匹配引(yin)起。
一般情況下(xia),利用波長計測量頻率的總精度為。