反射計(jì)

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反射計(jì)(reflectometer),測(cè)量傳輸系統(tǒng)中反射波與入射波的場(chǎng)強(qiáng)之比的儀器。早期的反射計(jì)僅限于測(cè)量?jī)烧叩姆抵?。其?gòu)造與分光光度計(jì)類(lèi)同。光源與檢測(cè)器位于儀器同側(cè),以光源輻射照射固體試樣架上的樣品時(shí),產(chǎn)生光反射作用,反射光便投射到光電檢測(cè)元件上,可獲得固體樣品前表面的反射光譜。用于測(cè)量紙張、陶瓷、裝飾材料以及粉末試樣等多種樣品。

目錄

幅值反射計(jì)

利用定向耦合器分別拾取正比于反射波和入射波的功率,經(jīng)檢波后送至比值計(jì)或其他指示器而得出反射系數(shù)幅值的裝置(圖1)。如能保持入射波的幅值恒定不變,則僅需一個(gè)定向耦合器就能檢取反射波幅度值。反射計(jì)的系統(tǒng)誤差主要與定向耦合器的定向性、信號(hào)源和檢波器等的匹配情況有關(guān)。在圖1的a、b、c各處接入調(diào)配元件,就能構(gòu)成調(diào)配式反射計(jì),可用于精密測(cè)量。采用掃頻源、寬帶定向耦合器和檢波器可組成掃頻反射計(jì),能快速測(cè)量反射系數(shù)的頻率特性,但不能調(diào)配,精度較差。

矢量電壓表

能同時(shí)測(cè)出兩路相干信號(hào)之幅值比和相位差的儀器,又稱(chēng)復(fù)數(shù)比值計(jì)。用作反射計(jì)時(shí),可測(cè)得復(fù)數(shù)反射系數(shù)。

六端口反射計(jì)

只需通過(guò)功率測(cè)量來(lái)確定復(fù)數(shù)反射系數(shù)的一種裝置(圖2)。待測(cè)的反射系數(shù)ΓL與四個(gè)端口功率計(jì)讀數(shù)間的關(guān)系式為

式中12個(gè)實(shí)系數(shù)Si、ci、βi(i=3、4、5、6)是取決于六端口網(wǎng)絡(luò)散射參數(shù)和各功率計(jì)探頭反射系數(shù)的系統(tǒng)函數(shù),可用四個(gè)反射系數(shù)不同的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載定標(biāo)。六端口反射計(jì)的誤差主要取決于功率測(cè)量。有關(guān)對(duì)六端口反射計(jì)測(cè)量的幾何解釋認(rèn)為:每?jī)蓚€(gè)端口的功率比值對(duì)應(yīng)了Γ復(fù)平面上的一個(gè)反射系數(shù)軌跡圓,因此待測(cè)反射系數(shù)值取決于三個(gè)對(duì)某指定端口功率測(cè)量值取比值的軌跡圓之交點(diǎn)。六端口反射計(jì)的性能取決于這三個(gè)圓的圓心位置,其設(shè)計(jì)原則是使三個(gè)圓心分別位于等邊三角形的頂點(diǎn)。

從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)看,測(cè)量線和調(diào)配式反射計(jì)都是三端口網(wǎng)絡(luò),只能測(cè)量反射系數(shù)的模;雙定向耦合器式反射計(jì)是四端口網(wǎng)絡(luò),能分別測(cè)量入射波和反射波的幅值;若在反射計(jì)的測(cè)試端口附加一探針構(gòu)成五端口網(wǎng)絡(luò),就能同時(shí)測(cè)量反射系數(shù)的相角,但不能判別其正負(fù);六端口反射計(jì)則能測(cè)定復(fù)數(shù)反射系數(shù)。在六端口基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的八端口、十端口網(wǎng)絡(luò),還具有測(cè)量網(wǎng)絡(luò)反射系數(shù)和傳輸系數(shù)的功能。

時(shí)域反射計(jì)

利用階躍或脈沖信號(hào)在傳輸系統(tǒng)中的反射,來(lái)顯示并測(cè)量各阻抗不連續(xù)點(diǎn)的位置和特性的儀器(圖3)。階躍電壓沿傳輸線以一定速度向被測(cè)系統(tǒng)傳輸。當(dāng)被測(cè)系統(tǒng)與傳輸線匹配時(shí),示波器只顯示入射階躍電壓波形;若被測(cè)網(wǎng)絡(luò)有失配點(diǎn),則顯示入射與反射電壓波形的疊加。因此,由顯示的波形特征可以判斷失配點(diǎn)的位置、性質(zhì)(容性、感性或電阻)和量值。時(shí)域反射計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)有(反射電壓的)幅度分辨力和(反射點(diǎn)的)距離分辨力。前者主要與顯示噪聲有關(guān);后者與系統(tǒng)上升時(shí)間τ 和高頻損耗有關(guān)。例如,某取樣示波器上限頻率為18吉赫,且τ為20皮秒的系統(tǒng),可分辨空氣同軸線中相距3毫米左右的兩個(gè)不連續(xù)點(diǎn)。時(shí)域反射計(jì)與電子計(jì)算機(jī)配合,并使用離散傅里葉變換技術(shù),可將時(shí)域波形參數(shù)變換至頻域,從而得出網(wǎng)絡(luò)的復(fù)數(shù)反射系數(shù)和傳輸系數(shù),該系統(tǒng)稱(chēng)為時(shí)域自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分析儀。

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