簡(jiǎn)述

波長(zhǎng)計(jì)是用來(lái)量度沿一電磁波的兩個(gè)周相相等的相繼波面之間的幾何間隔的一種裝置。為了避免由相速對(duì)該待測(cè)特定傳輸系統(tǒng)的依存關(guān)系所引起的對(duì)儀器的校準(zhǔn)問(wèn)題，通常的手續(xù)是用真空波長(zhǎng)來(lái)校準(zhǔn)波長(zhǎng)計(jì)。

在高至約100兆赫的頻率范圍內(nèi)，波長(zhǎng)計(jì)基本上由一調(diào)諧LC電路和一適當(dāng)共振式指示器所組成，這與H.赫芝原來(lái)用的儀器沒(méi)有顯著差別，對(duì)探測(cè)器的選擇依信號(hào)的功率級(jí)別和所需的準(zhǔn)確度而定，對(duì)大于幾瓦的功率級(jí)和中等程度的準(zhǔn)確性，一個(gè)與電感器L串聯(lián)的小燈泡就可用作一種共振指示器，當(dāng)感生電流極大時(shí)燈泡會(huì)爆爛發(fā)亮。對(duì)于低功率級(jí)或較高準(zhǔn)確度，燈泡的負(fù)載效應(yīng)就不能容忍，因此，就要用一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮臃赜?jì)來(lái)測(cè)量電容器的電壓，這個(gè)電壓在共振時(shí)會(huì)取一極大值，電容器是可變的，并用波長(zhǎng)或頻率的單位給予定標(biāo)。

對(duì)于更高頻率，就必須用到諸如開路線或同軸線和波導(dǎo)這樣一些明確規(guī)定的傳輸系統(tǒng)。傳輸系統(tǒng)的任一開路或短路節(jié)段都可在實(shí)用大小上調(diào)整至使其在一給定波長(zhǎng)處發(fā)生共振。

類型

波長(zhǎng)計(jì)是微波測(cè)量中常用的一種測(cè)量工具，用它們可以測(cè)量微波信號(hào)源的波長(zhǎng)或頻率。波長(zhǎng)計(jì)按其耦合方式可分為兩種：通過(guò)式和吸收式。

通過(guò)式波長(zhǎng)計(jì)

這種波長(zhǎng)計(jì)通過(guò)兩個(gè)耦合結(jié)構(gòu)（輸入端和輸出端）串接在測(cè)量系統(tǒng)中。測(cè)量時(shí)，只要調(diào)節(jié)波長(zhǎng)計(jì)調(diào)諧桿或活塞，使諧振腔的諧振頻率等于待測(cè)信號(hào)的頻率，此時(shí)腔體產(chǎn)生諧振，使腔中的電磁場(chǎng)最強(qiáng)，這樣通過(guò)輸出耦合結(jié)構(gòu)耦合輸出的功率最大，從而通過(guò)檢波器輸出的檢波電流（幅值）也最大。當(dāng)調(diào)節(jié)波長(zhǎng)計(jì)的調(diào)諧桿或活塞使腔體失諧時(shí)，此時(shí)腔中的電磁場(chǎng)很弱，因而檢波電流也相應(yīng)較小甚至為零。

吸收式波長(zhǎng)計(jì)

吸收式波長(zhǎng)計(jì)腔體只有一個(gè)耦合結(jié)構(gòu)。當(dāng)調(diào)節(jié)波長(zhǎng)計(jì)的調(diào)諧活塞使腔體的諧振頻率等于待測(cè)信號(hào)的頻率時(shí)，腔體產(chǎn)生諧振，此時(shí)系統(tǒng)中有部分能量進(jìn)入腔體，使檢波器輸出的檢波電流減至最小。當(dāng)腔體失諧時(shí)，腔中的電磁場(chǎng)很弱，幾乎不吸收系統(tǒng)中的能量，指示器具有正常的輸出。檢波電流J．，與頻率廠的關(guān)系如圖5．21(b)所示。

校準(zhǔn)

波長(zhǎng)計(jì)的頻率定度需通過(guò)校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。商品波長(zhǎng)計(jì)出廠時(shí)都對(duì)其刻度進(jìn)行過(guò)定度校準(zhǔn)，以保證滿足其技術(shù)指標(biāo)。使用一段時(shí)問(wèn)后，可能因機(jī)械結(jié)構(gòu)和環(huán)境變化造成刻度出現(xiàn)偏差，需要通過(guò)校準(zhǔn)或周期計(jì)量來(lái)檢驗(yàn)其精度。

校準(zhǔn)波長(zhǎng)計(jì)最直接的方法是利用精度更高的計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)量同一頻率，比較兩者的差值。

另一種校準(zhǔn)波長(zhǎng)計(jì)的方法是利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，這可能是最省事的方法。因?yàn)槭妇W(wǎng)的頻率定度具有很高精度，對(duì)精度為的波長(zhǎng)計(jì)是足夠了。注意矢網(wǎng)應(yīng)工作在步進(jìn)掃描方式，且此前首先要對(duì)矢網(wǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)，同時(shí)為提高分辨力，應(yīng)該將掃寬壓窄。

注意事項(xiàng)

波長(zhǎng)計(jì)的使用方法很簡(jiǎn)單，當(dāng)信號(hào)源輸出信號(hào)后，轉(zhuǎn)動(dòng)波長(zhǎng)計(jì)的調(diào)諧千分尺，注意指示儀表的變化。當(dāng)接近諧振點(diǎn)時(shí)，指示將改變（變大或變小，視波長(zhǎng)計(jì)類型和接入方式而定）。在諧振時(shí)出現(xiàn)最大點(diǎn)或最小點(diǎn)。到諧振點(diǎn)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，讀取刻度數(shù)據(jù)（直讀或查表、查曲線）。

使用波長(zhǎng)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

(1)在調(diào)諧時(shí)始終向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)諧裝置，以避免機(jī)械回差。

(2)保持后面電表讀數(shù)要大于滿刻度的2/3。

(3)因腔體有熱脹冷縮現(xiàn)象，故應(yīng)注意環(huán)境溫度變化的影響，特別不要受陽(yáng)光直射。

(4)對(duì)于帶檢波器的波長(zhǎng)計(jì)，在更換檢波器后必須重新校準(zhǔn)刻度一頻率關(guān)系。

(5)使用一段時(shí)問(wèn)后要進(jìn)行校準(zhǔn)，或進(jìn)行定時(shí)的周期檢定。

測(cè)量誤差

當(dāng)將波長(zhǎng)計(jì)接入系統(tǒng)進(jìn)行頻率測(cè)量時(shí)，其測(cè)量誤差由以下幾個(gè)因素決定。

(1)調(diào)諧精度：主要取決于波長(zhǎng)計(jì)的設(shè)計(jì)（腔體類型、工作波型、Q值等）。

(2)讀數(shù)誤差：主要取決于機(jī)械結(jié)構(gòu)。

(3)刻度與校準(zhǔn)誤差。

(4)環(huán)境變化影響：溫度、濕度、氣壓等因素的影響。

(5)失配誤差：接入系統(tǒng)后因源和負(fù)載方向不匹配引起。

一般情況下，利用波長(zhǎng)計(jì)測(cè)量頻率的總精度為。