基于反射计法提高微波阻抗测量准确度的措施

　　1　前言

　　开槽测量线法、反射计法和电桥法是微波阻抗计量中最常用的三种方法。随着反射计调配技术和扫频测量技术的发展,反射计法显示出比其它两种方法更优越,在此基础上形成了能够兼测网络S参数的标量网络分析仪、矢量网络分析仪和自动网络分析仪,这些仪器已成为电子测量仪器族谱中的新兴门类,使近代微波测量仪器的面貌大为改观。因此,如何提高反射计法测量微波阻抗的准确度成为微波阻抗计量中越来越重要的研究内容。

　　2　反向计测量微波阻抗法

　　反射计测量微波阻抗法是利用定向耦合器的方向性分离传输线中的入射波和反射波,然后通过测出反射波和入射波之比值,求得反射系数从而进行阻抗测量的一种方法。在反射计法测量微波阻抗过程中,可以采用信号源的隔离或去耦、信号源输出信号的稳幅和解决测量电路(硬件)非理想等方法来提高测量的准确度。

　　2·1　信号源的隔离或去耦

　　在微波阻抗测量系统中,在信号源输出端要接隔离器或去耦衰减器,用以产生10dB以上的去耦衰减,在负载变化时,可防止信号源产生频率牵引,保证其频率和输出幅度的稳定。此外,通过挑选用于隔离去耦的隔离器或衰减器的指标,也可达到改善信号源端失配的目的,这可用图1作进一步说明。

　　在图1中,从参考面2向源端看入的等效反射系数ΓGe可由散射方程求得为

　　式中:ΓG—不加隔离器或去耦衰减器时信号源的反射系数;

　　S11、S12、S21、S22—隔离器或去耦衰减器的S参数。

　　由于一般满足|S11||ΓG| 1,所以包括隔离器或去耦衰减器在内的等效源反射系数ΓGe可近似为

　　如果隔离器的隔离度为20dB,正向衰减一般不大,则|S21|≈1,|S12|=0·1,从式(2)不难看出|ΓG|,对|ΓGe|的贡献被减小了约10倍。因此,在对源端匹配要求不高的情况下,通过挑选S11和S22较小的隔离器或10dB左数,从而免除调配操作。

　　2·2　信号源的幅度稳定

　　在要求比较高的测量系统中,信号源常外加自动电平控制电路,即稳幅环路,实现自动稳幅。稳幅环路的原理方框图如图2所示,定向耦合器用来对信号源的输出信号进行取样,功率检测器将取样信号的幅度波动检波成为直流信号,并与基准电压进行比较,反映信号源输出幅度波动的差值信号经差动直流放大器放大后加到电控衰减器上,使当信号源输出幅度增大时,电控衰减器的衰减量增加,使信号源的输出幅度减小,反之,当信号源输出幅度减小时,电控衰减器的衰减量减小,使信号源的输出幅度增大,从而达到自动稳幅的目的。