波(bo)長(chang)(chang)(chang)計(ji)是用來(lai)(lai)量度(du)沿(yan)一(yi)電磁波(bo)的(de)(de)(de)兩(liang)個周相相等的(de)(de)(de)相繼波(bo)面之間的(de)(de)(de)幾何間隔的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)裝置。為了避免由相速對該待測(ce)特定(ding)傳輸系統的(de)(de)(de)依存關系所引起(qi)的(de)(de)(de)對儀器的(de)(de)(de)校(xiao)準問題,通常的(de)(de)(de)手(shou)續是用真空波(bo)長(chang)(chang)(chang)來(lai)(lai)校(xiao)準波(bo)長(chang)(chang)(chang)計(ji)。
在高至(zhi)約100兆赫的(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)范圍(wei)內(nei),波(bo)長計基本上由一(yi)調諧LC電(dian)路和(he)一(yi)適當(dang)共(gong)振(zhen)式指示(shi)器(qi)(qi)(qi)所組(zu)成,這與H.赫芝原來用(yong)的(de)(de)(de)(de)儀器(qi)(qi)(qi)沒有顯著差別,對探測器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)選擇依(yi)信號的(de)(de)(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)級別和(he)所需的(de)(de)(de)(de)準(zhun)確(que)度(du)(du)而定(ding),對大(da)于幾瓦的(de)(de)(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)級和(he)中等程度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)準(zhun)確(que)性,一(yi)個(ge)(ge)與電(dian)感(gan)器(qi)(qi)(qi)L串聯的(de)(de)(de)(de)小燈泡(pao)就(jiu)可用(yong)作一(yi)種共(gong)振(zhen)指示(shi)器(qi)(qi)(qi),當(dang)感(gan)生電(dian)流極大(da)時燈泡(pao)會爆爛發亮。對于低(di)功(gong)率(lv)(lv)級或(huo)(huo)較(jiao)高準(zhun)確(que)度(du)(du),燈泡(pao)的(de)(de)(de)(de)負載效應就(jiu)不能容忍,因此,就(jiu)要用(yong)一(yi)個(ge)(ge)適當(dang)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子伏特計來測量電(dian)容器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)電(dian)壓,這個(ge)(ge)電(dian)壓在共(gong)振(zhen)時會取一(yi)極大(da)值,電(dian)容器(qi)(qi)(qi)是可變的(de)(de)(de)(de),并用(yong)波(bo)長或(huo)(huo)頻率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)單位給予(yu)定(ding)標。
對于更高頻率,就必須(xu)用到(dao)諸如開(kai)路線或同軸(zhou)線和波導這樣一(yi)些明確規定(ding)的傳輸系統。傳輸系統的任(ren)一(yi)開(kai)路或短路節段都可在(zai)實用大小上調整至使其(qi)在(zai)一(yi)給定(ding)波長處發生共振(zhen)。
波(bo)長計(ji)(ji)是微波(bo)測(ce)量(liang)(liang)中常用的一種(zhong)測(ce)量(liang)(liang)工具,用它們可(ke)以測(ce)量(liang)(liang)微波(bo)信號(hao)源(yuan)的波(bo)長或頻率。波(bo)長計(ji)(ji)按其耦合方式(shi)可(ke)分為兩種(zhong):通過式(shi)和吸(xi)收式(shi)。
這種波(bo)長(chang)(chang)計(ji)通(tong)(tong)過兩個(ge)耦(ou)(ou)合結構(輸(shu)入端(duan)和輸(shu)出(chu)(chu)端(duan))串接在測(ce)(ce)量(liang)系統中。測(ce)(ce)量(liang)時,只要調節波(bo)長(chang)(chang)計(ji)調諧(xie)桿(gan)或活塞,使諧(xie)振(zhen)腔的(de)(de)諧(xie)振(zhen)頻率等于待測(ce)(ce)信號的(de)(de)頻率,此時腔體產生(sheng)諧(xie)振(zhen),使腔中的(de)(de)電(dian)磁(ci)場最強,這樣通(tong)(tong)過輸(shu)出(chu)(chu)耦(ou)(ou)合結構耦(ou)(ou)合輸(shu)出(chu)(chu)的(de)(de)功率最大,從而通(tong)(tong)過檢(jian)波(bo)器輸(shu)出(chu)(chu)的(de)(de)檢(jian)波(bo)電(dian)流(liu)(幅(fu)值(zhi))也(ye)最大。當調節波(bo)長(chang)(chang)計(ji)的(de)(de)調諧(xie)桿(gan)或活塞使腔體失諧(xie)時,此時腔中的(de)(de)電(dian)磁(ci)場很弱(ruo),因(yin)而檢(jian)波(bo)電(dian)流(liu)也(ye)相應較小甚至為零。
吸收(shou)式波長(chang)計腔(qiang)體(ti)只有(you)一個耦(ou)合(he)結構。當調節波長(chang)計的調諧活塞使(shi)腔(qiang)體(ti)的諧振頻(pin)率(lv)等于待測信號的頻(pin)率(lv)時(shi)(shi),腔(qiang)體(ti)產生諧振,此(ci)時(shi)(shi)系(xi)統中(zhong)(zhong)有(you)部分能量(liang)進入腔(qiang)體(ti),使(shi)檢波器輸出的檢波電流減至最小。當腔(qiang)體(ti)失諧時(shi)(shi),腔(qiang)中(zhong)(zhong)的電磁(ci)場很弱,幾乎(hu)不(bu)吸收(shou)系(xi)統中(zhong)(zhong)的能量(liang),指示器具有(you)正常的輸出。檢波電流J.,與(yu)頻(pin)率(lv)廠(chang)的關系(xi)如圖5.21(b)所示。
波長(chang)計(ji)的頻率定度(du)(du)需通(tong)過校準實現(xian)。商品波長(chang)計(ji)出廠時都(dou)對其刻(ke)度(du)(du)進行過定度(du)(du)校準,以保證滿足其技術(shu)指標。使用一段時問后,可能(neng)因機(ji)械結構和環境(jing)變化(hua)造成刻(ke)度(du)(du)出現(xian)偏差(cha),需要通(tong)過校準或周期計(ji)量來檢驗(yan)其精度(du)(du)。
校準波長計最(zui)直接的(de)方法是(shi)利用精(jing)度更高的(de)計數式頻率計測量同(tong)一頻率,比較兩者的(de)差值(zhi)。
另一種校準波長計(ji)的(de)(de)方法是利用矢(shi)量(liang)網(wang)絡分析儀,這可能是最省事的(de)(de)方法。因為矢(shi)網(wang)的(de)(de)頻率定度具有很高精度,對(dui)精度為的(de)(de)波長計(ji)是足(zu)夠(gou)了。注(zhu)意矢(shi)網(wang)應工作在步進掃描(miao)方式,且此前(qian)首先要對(dui)矢(shi)網(wang)進行校準,同時為提高分辨力,應該將掃寬壓窄。
波長(chang)計的(de)使用方法(fa)很(hen)簡單(dan),當信(xin)號源輸(shu)出(chu)信(xin)號后,轉(zhuan)動波長(chang)計的(de)調諧(xie)千(qian)分尺,注意指示(shi)儀表(biao)的(de)變(bian)化。當接近諧(xie)振(zhen)點(dian)時,指示(shi)將改變(bian)(變(bian)大或變(bian)小,視(shi)波長(chang)計類型(xing)和接入方式而定)。在諧(xie)振(zhen)時出(chu)現最大點(dian)或最小點(dian)。到諧(xie)振(zhen)點(dian)停止轉(zhuan)動,讀取刻度數據(直讀或查表(biao)、查曲線)。
使用波長計時應注意以(yi)下幾點。
(1)在調諧時(shi)始終向一個(ge)方向轉動調諧裝置,以避免機械(xie)回差。
(2)保(bao)持后面電表讀(du)數要大于滿刻度(du)的2/3。
(3)因(yin)腔體(ti)有熱(re)脹冷縮現象(xiang),故應注意環(huan)境溫度(du)變化(hua)的影響,特別(bie)不要受陽(yang)光直射。
(4)對(dui)于帶檢(jian)波器的波長(chang)計,在更換檢(jian)波器后必(bi)須重新校(xiao)準(zhun)刻度一頻率關系。
(5)使用一段(duan)時問(wen)后(hou)要進行(xing)校準,或進行(xing)定(ding)時的(de)周期(qi)檢定(ding)。
當將波長(chang)計(ji)接(jie)入系統進(jin)行頻率測量(liang)時(shi),其測量(liang)誤差由以(yi)下(xia)幾(ji)個因素決定。
(1)調(diao)諧精度:主要取決于(yu)波長(chang)計的設計(腔體類型(xing)、工(gong)作波型(xing)、Q值等)。
(2)讀數誤差:主要取決于(yu)機械結構(gou)。
(3)刻度(du)與校準誤(wu)差。
(4)環境(jing)變化影(ying)響:溫(wen)度、濕度、氣壓(ya)等(deng)因(yin)素的(de)影(ying)響。
(5)失配誤(wu)差:接入系(xi)統后因源和負載方(fang)向不匹(pi)配引(yin)起。
一般(ban)情(qing)況下,利(li)用波長(chang)計測量頻率(lv)的總精度為。