波长计

简述

波长计是用来量度沿一电磁波的两个周相相等的相继波面之间的几何间隔的一种装置。为了避免由相速对该待测特定传输系统的依存关系所引起的对仪器的校准问题，通常的手续是用真空波长来校准波长计。

在高至约100兆赫的频率范围内，波长计基本上由一调谐LC电路和一适当共振式指示器所组成，这与H.赫芝原来用的仪器没有显著差别，对探测器的选择依信号的功率级别和所需的准确度而定，对大于几瓦的功率级和中等程度的准确性，一个与电感器L串联的小灯泡就可用作一种共振指示器，当感生电流极大时灯泡会爆烂发亮。对于低功率级或较高准确度，灯泡的负载效应就不能容忍，因此，就要用一个适当的电子伏特计来测量电容器的电压，这个电压在共振时会取一极大值，电容器是可变的，并用波长或频率的单位给予定标。

对于更高频率，就必须用到诸如开路线或同轴线和波导这样一些明确规定的传输系统。传输系统的任一开路或短路节段都可在实用大小上调整至使其在一给定波长处发生共振。

类型

波长计是微波测量中常用的一种测量工具，用它们可以测量微波信号源的波长或频率。波长计按其耦合方式可分为两种：通过式和吸收式。

通过式波长计

这种波长计通过两个耦合结构（输入端和输出端）串接在测量系统中。测量时，只要调节波长计调谐杆或活塞，使谐振腔的谐振频率等于待测信号的频率，此时腔体产生谐振，使腔中的电磁场最强，这样通过输出耦合结构耦合输出的功率最大，从而通过检波器输出的检波电流（幅值）也最大。当调节波长计的调谐杆或活塞使腔体失谐时，此时腔中的电磁场很弱，因而检波电流也相应较小甚至为零。

吸收式波长计

吸收式波长计腔体只有一个耦合结构。当调节波长计的调谐活塞使腔体的谐振频率等于待测信号的频率时，腔体产生谐振，此时系统中有部分能量进入腔体，使检波器输出的检波电流减至最小。当腔体失谐时，腔中的电磁场很弱，几乎不吸收系统中的能量，指示器具有正常的输出。检波电流J．，与频率厂的关系如图5．21(b)所示。

校准

波长计的频率定度需通过校准实现。商品波长计出厂时都对其刻度进行过定度校准，以保证满足其技术指标。使用一段时问后，可能因机械结构和环境变化造成刻度出现偏差，需要通过校准或周期计量来检验其精度。

校准波长计最直接的方法是利用精度更高的计数式频率计测量同一频率，比较两者的差值。

另一种校准波长计的方法是利用矢量网络分析仪，这可能是最省事的方法。因为矢网的频率定度具有很高精度，对精度为的波长计是足够了。注意矢网应工作在步进扫描方式，且此前首先要对矢网进行校准，同时为提高分辨力，应该将扫宽压窄。

注意事项

波长计的使用方法很简单，当信号源输出信号后，转动波长计的调谐千分尺，注意指示仪表的变化。当接近谐振点时，指示将改变（变大或变小，视波长计类型和接入方式而定）。在谐振时出现最大点或最小点。到谐振点停止转动，读取刻度数据（直读或查表、查曲线）。

使用波长计时应注意以下几点。

(1)在调谐时始终向一个方向转动调谐装置，以避免机械回差。

(2)保持后面电表读数要大于满刻度的2/3。

(3)因腔体有热胀冷缩现象，故应注意环境温度变化的影响，特别不要受阳光直射。

(4)对于带检波器的波长计，在更换检波器后必须重新校准刻度一频率关系。

(5)使用一段时问后要进行校准，或进行定时的周期检定。

测量误差

当将波长计接入系统进行频率测量时，其测量误差由以下几个因素决定。

(1)调谐精度：主要取决于波长计的设计（腔体类型、工作波型、Q值等）。

(2)读数误差：主要取决于机械结构。

(3)刻度与校准误差。

(4)环境变化影响：温度、湿度、气压等因素的影响。

(5)失配误差：接入系统后因源和负载方向不匹配引起。

一般情况下，利用波长计测量频率的总精度为。