波長計

波長計是指利用諧振現象測量無線電波波長的儀器。它通常利用諧振腔的諧振特性來實現，能準確、迅速地測出微波信號的波長。

基本介紹

• 中文名：波長計
• 外文名：wavemeter
• 作用：測量微波信號波長
• 特點：準確、迅速等
• 類型：通過式和吸收式
• 學科：電子信息工程

簡述

波長計是用來量度沿一電磁波的兩個周相相等的相繼波面之間的幾何間隔的一種裝置。為了避免由相速對該待測特定傳輸系統的依存關係所引起的對儀器的校準問題，通常的手續是用真空波長來校準波長計。

在高至約100兆赫的頻率範圍內，波長計基本上由一調諧LC電路和一適當共振式指示器所組成，這與H.赫芝原來用的儀器沒有顯著差別，對探測器的選擇依信號的功率級別和所需的準確度而定，對大於幾瓦的功率級和中等程度的準確性，一個與電感器L串聯的小燈泡就可用作一種共振指示器，當感生電流極大時燈泡會爆爛發亮。對於低功率級或較高準確度，燈泡的負載效應就不能容忍，因此，就要用一個適當的電子伏特計來測量電容器的電壓，這個電壓在共振時會取一極大值，電容器是可變的，並用波長或頻率的單位給予定標。

對於更高頻率，就必須用到諸如開路線或同軸線和波導這樣一些明確規定的傳輸系統。傳輸系統的任一開路或短路節段都可在實用大小上調整至使其在一給定波長處發生共振。

類型

波長計是微波測量中常用的一種測量工具，用它們可以測量微波信號源的波長或頻率。波長計按其耦合方式可分為兩種：通過式和吸收式。

1．通過式波長計

這種波長計通過兩個耦合結構（輸入端和輸出端）串接在測量系統中。測量時，只要調節波長計調諧桿或活塞，使諧振腔的諧振頻率等於待測信號的頻率，此時腔體產生諧振，使腔中的電磁場最強，這樣通過輸出耦合結構耦合輸出的功率最大，從而通過檢波器輸出的檢波電流（幅值）也最大。當調節波長計的調諧桿或活塞使腔體失諧時，此時腔中的電磁場很弱，因而檢波電流也相應較小甚至為零。

2．吸收式波長計

吸收式波長計腔體只有一個耦合結構。當調節波長計的調諧活塞使腔體的諧振頻率等於待測信號的頻率時，腔體產生諧振，此時系統中有部分能量進入腔體，使檢波器輸出的檢波電流減至最小。當腔體失諧時，腔中的電磁場很弱，幾乎不吸收系統中的能量，指示器具有正常的輸出。檢波電流J．，與頻率廠的關係如圖5．21(b)所示。

校準

波長計的頻率定度需通過校準實現。商品波長計出廠時都對其刻度進行過定度校準，以保證滿足其技術指標。使用一段時問後，可能因機械結構和環境變化造成刻度出現偏差，需要通過校準或周期計量來檢驗其精度。

校準波長計最直接的方法是利用精度更高的計數式頻率計測量同一頻率，比較兩者的差值。

另一種校準波長計的方法是利用矢量網路分析儀，這可能是最省事的方法。因為矢網的頻率定度具有很高精度，對精度為 的波長計是足夠了。注意矢網應工作在步進掃描方式，且此前首先要對矢網進行校準，同時為提高分辨力，應該將掃寬壓窄。

注意事項

波長計的使用方法很簡單，當信號源輸出信號後，轉動波長計的調諧千分尺，注意指示儀表的變化。當接近諧振點時，指示將改變（變大或變小，視波長計類型和接入方式而定）。在諧振時出現最大點或最小點。到諧振點停止轉動，讀取刻度數據（直讀或查表、查曲線）。

使用波長計時應注意以下幾點。

(1)在調諧時始終向一個方向轉動調諧裝置，以避免機械回差。

(2)保持後面電錶讀數要大於滿刻度的2/3。

(3)因腔體有熱脹冷縮現象，故應注意環境溫度變化的影響，特別不要受陽光直射。

(4)對於帶檢波器的波長計，在更換檢波器後必須重新校準刻度一頻率關係。

(5)使用一段時問後要進行校準，或進行定時的周期檢定。

測量誤差

當將波長計接入系統進行頻率測量時，其測量誤差由以下幾個因素決定。

(1)調諧精度：主要取決於波長計的設計（腔體類型、工作波型、Q值等）。

(2)讀數誤差：主要取決於機械結構。

(3)刻度與校準誤差。

(4)環境變化影響：溫度、濕度、氣壓等因素的影響。

(5)失配誤差：接入系統後因源和負載方向不匹配引起。

一般情況下，利用波長計測量頻率的總精度為 。