[拼音]：zhubo yu fanshe celiang

[外文]：standing-wave and reflection measurements

在微波范圍內(nèi)，信號波長與電路尺寸可相比擬。信號傳輸是以波的方式沿傳輸線（包括波導）傳播。當均勻傳輸線終端負載阻抗Z不等于特性阻抗Z₀時，入射波便在負載上產(chǎn)生反射。入射電壓與反射電壓之比稱為反射系數(shù)Γ，在無耗線上各點反射系數(shù)Γ的模值都相等，但相角不同。因此各點的輸入阻抗Z (即等效負載阻抗)也不相等。Γ與Z有如下關(guān)系

Z/Z₀稱為歸一化阻抗，其值可以通過反射系數(shù)的測量來確定。從另一方面看，當有反射時，入射波與反射波在線上各點以不同相位疊加而形成駐波。電壓駐波比，它與反射系數(shù)模值有下列關(guān)系

單由駐波比S(或|Γ|)的大小還不能確定Z，通常還要找出某點到駐波電壓最小點的距離l_min與λ_g之比，才能確定這一點的復數(shù)Γ和Z/Z₀。微波阻抗的絕對標準是所用傳輸線的特性阻抗Z₀，其值決定于傳輸線的截面形狀和尺寸。S、Γ及歸一化阻抗的工作標準，是采用精密尺寸傳輸線段制成的各種固定式和可移式匹配負載、失配負載及短路器等。

在微波電路中阻抗、反射和駐波是緊密聯(lián)系的。駐波測量線和反射計是測量這些參量最常用的兩種測量儀器，此外，電橋法也日趨重要。

測量線法

開槽測量線是測量駐波和阻抗等參量的最古老而常用的儀器。沿同軸線外導體（或波導寬壁中央）開一縱向狹槽，插入一個可以沿槽移動的探針，檢測出沿線電壓(電場)最大值和最小值的相對大小，便可得出駐波比（圖1）。測量阻抗時，除測S 外還要由槽旁直尺讀出l_min(圖1所示為測負載Z_L的情況)和相鄰兩最小點之間距離λ_g/2，據(jù)此即可算出或由阻抗圓圖查出Z_L/Z₀之值，以及復數(shù)Γ之值。

反射計法

圖2的反射計電路中，用兩只定向耦合器分別將反射波和入射波耦合出一部分，各經(jīng)過一個幅度檢波器，分別讀數(shù)后（或一同加到一個比值計上）求取比值，經(jīng)過校準（以短路器或已知失配負載為標準）便可由此比值計直接表示負載的|Γ|。這種簡單反射計有以下缺點：

（1）由于將耦合出來的信號直接檢波，失去了相位信息，結(jié)果只能測出|Γ|而得不到Γ的幅角?輳?

（2）當反射波耦合器方向性不夠理想時，會有少量入射波漏入它的輸出端，使測量小值的|Γ|時發(fā)生頗大誤差；信號源端匹配不理想也會造成隨 |Γ|值迅速增大的失配誤差。

調(diào)配反射計

為了減小反射計的誤差，50年代末開始出現(xiàn)調(diào)配反射計技術(shù)。在圖2的x、y、z三處各接入一個調(diào)配器，經(jīng)過特定的調(diào)配手續(xù)，便可將反射計的方向性誤差和失配誤差基本抵消而大大提高其測量精確度。由于調(diào)配手續(xù)極為繁瑣費時并對頻率變化極為敏感，調(diào)配反射計主要是用作固定頻率的駐波和反射的計量標準裝置。

掃頻反射計

反射計的更大用途是掃頻測量。把掃頻信號加到由寬帶高方向性的耦合器和寬帶匹配檢波器組成的反射計上，便可由示波器或記錄儀顯示出整個掃頻范圍內(nèi)負載的|Γ|或S值隨頻率變化的曲線。如果兩只耦合器具有相同的頻率響應，并采取比值計作為輸出指示，掃頻信號幅度隨頻率的變化就不會影響測量結(jié)果。在不用比值計時，則可以將入射波耦合信號經(jīng)檢波放大后對掃頻源進行自動穩(wěn)幅。這不僅可以消除掃頻信號幅度的變化， 只由反射波檢波輸出的大小就可得到|Γ|，而且還可改善信號源端的匹配，減小失配誤差。另有一種方法可以更好地修正掃頻信號幅度變化所致的誤差，同時還可以省掉入射波耦合器。其法是在測試前先用反射計測量一個全反射負載，將掃頻源的幅度變化連同定向耦合器的頻響誤差一并存儲在數(shù)字存儲器中；測量未知負載時，再將存儲的誤差數(shù)據(jù)從測量結(jié)果中扣除。所用的存儲和運算裝置稱為存儲歸一化器。

復數(shù)反射計

用反射計測量復數(shù)Γ 的一種途徑，是將兩路耦合出的高頻信號進行比幅和比相。這可以用幅相平衡電橋或雙通道外差變頻式幅相接收機來完成（后者如網(wǎng)絡反析儀）。另一途徑是除原有兩個檢波端口處，適當增加檢波端口(例如增加一個或兩個探針檢波器)便可取得相位信息。這種辦法類似于六端口反射計。

時域反射計

將陡峭階躍或窄脈沖作為信號， 通過采樣頭和傳輸線加到被測負載上，采出入射和反射波的波形并使其顯示在示波器上便構(gòu)成時域反射計。從入射波形與反射波形前沿之間的時間間隔（延時），可得出反射點離開采樣點的距離。當被測器件中存在多個反射點時，在示波器上即可看到多個位置不同的回波脈沖。觀察入射波形與反射波形之間的距離差異，就可求得每個反射點的位置和性質(zhì)。若將有關(guān)的時域波形數(shù)據(jù)通過傅里葉變換，還可以得出被測器件的頻域反射或傳輸特性，這就稱為時域網(wǎng)絡分析儀。時域反射計的缺點是精確度不高。

電橋法

波導魔T 等微波電路具有電橋性質(zhì)。由于很難得到可變的標準阻抗器，因而用這種電橋難以按照平衡電橋法進行阻抗比較。但它也像反射計一樣，當在電橋的標準臂上接以匹配負載Z₀時，電橋的失衡信號將與未知臂阻抗的反射系數(shù)Γ成比例。此外，利用薄膜微電路技術(shù)制成尺寸極小的純電阻比臂電橋，使這種不平衡電橋法得到廣泛應用。這種電橋可從數(shù)十兆赫直到18吉赫的極寬頻帶內(nèi)測量S和|Γ|，稱為駐波比橋或反射計橋。由于這種橋路體積小、頻帶寬和等效方向性高，在掃頻反射計中已出現(xiàn)用電橋取代雙定向耦合器的趨勢。電橋輸出信號中本來也包含Γ 的相位信息，因此，把電橋輸出信號與來自信號源的參考信號一齊加到幅相測量裝置，也可測量復數(shù)Γ 和Z。

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標簽：駐波與反射測量

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文章名稱：《駐波與反射測量》

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