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反射計

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反射計(reflectometer),測量傳輸系統中反射波與入射波的場強之比的儀器。早期的反射計僅限于測量兩者的幅值之比。其構造與分光光度計類同。光源與檢測器位于儀器同側,以光源輻射照射固體試樣架上的樣品時,產生光反射作用,反射光便投射到光電檢測元件上,可獲得固體樣品前表面的反射光譜。用于測量紙張、陶瓷、裝飾材料以及粉末試樣等多種樣品。

目錄

幅值反射計

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

矢量電壓表

能同時測出兩路相干信號之幅值比和相位差的儀器,又稱復數比值計。用作反射計時,可測得復數反射系數。

六端口反射計

只需通過功率測量來確定復數反射系數的一種裝置(圖2)。待測的反射系數ΓL與四個端口功率計讀數間的關系式為

式中12個實系數Si、ci、βi(i=3、4、5、6)是取決于六端口網絡散射參數和各功率計探頭反射系數的系統函數,可用四個反射系數不同的標準負載定標。六端口反射計的誤差主要取決于功率測量。有關對六端口反射計測量的幾何解釋認為:每兩個端口的功率比值對應了Γ復平面上的一個反射系數軌跡圓,因此待測反射系數值取決于三個對某指定端口功率測量值取比值的軌跡圓之交點。六端口反射計的性能取決于這三個圓的圓心位置,其設計原則是使三個圓心分別位于等邊三角形的頂點。

從網絡結構來看,測量線和調配式反射計都是三端口網絡,只能測量反射系數的模;雙定向耦合器式反射計是四端口網絡,能分別測量入射波和反射波的幅值;若在反射計的測試端口附加一探針構成五端口網絡,就能同時測量反射系數的相角,但不能判別其正負;六端口反射計則能測定復數反射系數。在六端口基礎上發展起來的八端口、十端口網絡,還具有測量網絡反射系數和傳輸系數的功能。

時域反射計

利用階躍或脈沖信號在傳輸系統中的反射,來顯示并測量各阻抗不連續點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系統傳輸。當被測系統與傳輸線匹配時,示波器只顯示入射階躍電壓波形;若被測網絡有失配點,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的位置、性質(容性、感性或電阻)和量值。時域反射計的主要技術指標有(反射電壓的)幅度分辨力和(反射點的)距離分辨力。前者主要與顯示噪聲有關;后者與系統上升時間τ 和高頻損耗有關。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,可分辨空氣同軸線中相距3毫米左右的兩個不連續點。時域反射計與電子計算機配合,并使用離散傅里葉變換技術,可將時域波形參數變換至頻域,從而得出網絡的復數反射系數和傳輸系數,該系統稱為時域自動網絡分析儀。

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