反射计

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反射计(reflectometer),测量传输系统中反射波与入射波的场强之比的仪器。早期的反射计仅限于测量两者的幅值之比。其构造与分光光度计类同。光源与检测器位于仪器同侧,以光源辐射照射固体试样架上的样品时,产生光反射作用,反射光便投射到光电检测元件上,可获得固体样品前表面的反射光谱。用于测量纸张、陶瓷、装饰材料以及粉末试样等多种样品。

目录

幅值反射计

利用定向耦合器分别拾取正比于反射波和入射波的功率,经检波后送至比值计或其他指示器而得出反射系数幅值的装置(图1)。如能保持入射波的幅值恒定不变,则仅需一个定向耦合器就能检取反射波幅度值。反射计的系统误差主要与定向耦合器的定向性、信号源和检波器等的匹配情况有关。在图1的a、b、c各处接入调配元件,就能构成调配式反射计,可用于精密测量。采用扫频源、宽带定向耦合器和检波器可组成扫频反射计,能快速测量反射系数的频率特性,但不能调配,精度较差。

矢量电压表

能同时测出两路相干信号之幅值比和相位差的仪器,又称复数比值计。用作反射计时,可测得复数反射系数。

六端口反射计

只需通过功率测量来确定复数反射系数的一种装置(图2)。待测的反射系数ΓL与四个端口功率计读数间的关系式为

式中12个实系数Siciβi(i=3、4、5、6)是取决于六端口网络散射参数和各功率计探头反射系数的系统函数,可用四个反射系数不同的标准负载定标。六端口反射计的误差主要取决于功率测量。有关对六端口反射计测量的几何解释认为:每两个端口的功率比值对应了Γ复平面上的一个反射系数轨迹圆,因此待测反射系数值取决于三个对某指定端口功率测量值取比值的轨迹圆之交点。六端口反射计的性能取决于这三个圆的圆心位置,其设计原则是使三个圆心分别位于等边三角形的顶点。

从网络结构来看,测量线和调配式反射计都是三端口网络,只能测量反射系数的模;双定向耦合器式反射计是四端口网络,能分别测量入射波和反射波的幅值;若在反射计的测试端口附加一探针构成五端口网络,就能同时测量反射系数的相角,但不能判别其正负;六端口反射计则能测定复数反射系数。在六端口基础上发展起来的八端口、十端口网络,还具有测量网络反射系数和传输系数的功能。

时域反射计

利用阶跃或脉冲信号在传输系统中的反射,来显示并测量各阻抗不连续点的位置和特性的仪器(图3)。阶跃电压沿传输线以一定速度向被测系统传输。当被测系统与传输线匹配时,示波器只显示入射阶跃电压波形;若被测网络有失配点,则显示入射与反射电压波形的叠加。因此,由显示的波形特征可以判断失配点的位置、性质(容性、感性或电阻)和量值。时域反射计的主要技术指标有(反射电压的)幅度分辨力和(反射点的)距离分辨力。前者主要与显示噪声有关;后者与系统上升时间τ 和高频损耗有关。例如,某取样示波器上限频率为18吉赫,且τ为20皮秒的系统,可分辨空气同轴线中相距3毫米左右的两个不连续点。时域反射计与电子计算机配合,并使用离散傅里叶变换技术,可将时域波形参数变换至频域,从而得出网络的复数反射系数和传输系数,该系统称为时域自动网络分析仪。

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