什么是微波测量?

什么是微波测量?

[拼音]：weibo celiang

[外文]：microwave measurement

对微波信号和微波电路有关参数的测量技术。主要测量对象有：功率、频率或波长、波形与频谱、噪声电平、驻波、衰减和相移等。微波测量和一般无线电测量方法不尽相同。由于微波波长与微波设备的尺寸相近，在绝大多数情况下必须考虑电磁场随空间、时间的变化，而很少采用测量集中参数电流、电压的方法。测量线和定向耦合器是检测场强的典型设备。除直接检测外，也采用测量能流密度和波阻抗，从而计算场的量值的间接方法。因此，功率和阻抗测量是微波测量的重要内容。由于微波谐振腔比较容易做到高品质因数，因而被广泛用于测量波长和介质材料的电磁特性。选用散射矩阵〔s〕表示微波网络的特性，能较确切地反映波动过程，而且便于测量。因此，微波网络测量（包括手动和自动）主要归结为散射参数的测量。

功率的测量

先将微波能量转换成较容易测量的其他能量形式再进行测量。微波功率计主要采用量热法、测热电阻法和热电偶法。此外，也可利用微波场的辐射压力、霍尔效应等原理来测量功率。用低势垒肖特基二极管制成的超小功率计能检测0.1纳瓦级的功率;而水负载量热式大功率计则能检测千瓦级的平均功率。

驻波、反射系数和阻抗的测量

主要有测量线法、电桥法和反射计法。测量线构造如图1，耦合探针经槽缝深入波导（或同轴线）拾取微波电场能量，经检波后送到指示器，指示出探针所经各点的电场量大小，从而确定其驻波分布和驻波比值。测量线法简便易行，但只限于点频工作（也有适用于扫频工作的，但结构复杂）。波导测量线的工作频率达 100吉赫。电桥法是由有波导“魔 T”接头或同轴电阻网络构成的微波电桥。图2是最简单的电桥原理，①、②两臂分别接标准和被测负载，根据④臂的输出指示能判定被测负载的反射系数或阻抗值（见微波混合接头）。电桥法是测量短毫米波段阻抗的有效方法。同轴电桥和惠斯登电桥相类似，若结构上采用薄膜电路技术，单个电桥能有数十兆赫至近20吉赫的工作带宽，适用于扫频测量。反射计法见反射计。

衰减、相移的测量

借接入被测信道或参考信道内的标准衰减器和标准移相器，用替代法或比较法测量微波信号的衰减和相移。常用的微波标准衰减器有旋转式和截止式两种；微波标准移相器有伸缩线（同轴系统）、定向耦合式或旋转式等。也可以将微波信号的幅度、相位信息变换至中频或低频信息进行替代测量，并制成专门的仪器。还可以用网络分析仪和矢量电压表进行测量。

频率、波长的测量

传统的外差式频率计已逐渐被数字式频率计所代替。借助频率变换装置能使测量范围扩大至110吉赫左右。波长测量见波长计。

扫频测量技术

使用扫频信号源和宽频带元件、器件，可对网络参数的幅度-频率特性作动态测量。它具有快速、连续的优点，适合于宽频带测量。典型的频率覆盖为10兆赫～40吉赫，动态范围可达-50分贝。

自动测量系统

采用微波测量、自动控制和计算机等技术构成的快速、精确、多参数、多功能的综合测量系统，主要有两种结构类型：自动网络分析仪和六端口网络分析仪。前者利用四端口网络，以测量S参数为基础直接提供幅度和相位信息(图3)，能快速测量各种网络特性。后者以测量功率为基础，经数据处理后得到幅度和相位信息，结构简单，适用于毫米波测量。这两种结构形式都具有自校准和修正系统误差的能力，从而改变了过去单纯追求理想微波电路来提高测量精度的技术途径。实现自动测量的另一途径是发展能与通用接口母线兼容可程控的微波仪器，组成积木式的测量系统（见网络分析仪）。

参考书目

周清一：《微波测量技术》，国防工业出版社，北京，1964。汤世贤：《微波测量》，国防工业出版社，北京，1981。