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几种高功率微波频率诊断方法 王宏军 黄文华刘国治 (西北按技术研究所．西安69信箱13分箱，710024) 摘要本文介绍了诊断南功率截波辫率的色散|jc法，滤波法、外堇法的原理厦鼻装王的设计、 性能和应用蛄果．分析比较表钥，三种方击和基王备有其特点和适用范围，应用中应根据实蓐需要 选择善中一种或几种相互比对验证． 关键词高功率微波频率 诊断 一、引言 高功率微波(HPM)测量诊断技术是高功率微波技术研究的一项重要内容。由f HPM源具有输出功率高、脉冲窄(几十纳秒)和低重复频率甚至单次L作等特点，常 规微波测量设备不能对其进{j=测量。田此白HPM技术起步之日起。人j『J一直致力丁 测量诊断方法的研究和准确可靠测量装置的研制。 在高功率微波源实验研究中．必须首先进行微波频率诊断测量。以获取频率参 数．为高功率微波源的状态调整和功率、模式等其它高功率微波测量装置的定标提 供依据。就HPM颡率测量而言．通常有色敞线法、滤波器法、外差法、绕射光栅谱 仪、气体击穿谱仪等I”。几年来，我们对各种HPM频率测量诊断方法进行研究，并 根据我所HPM源研究的需要，先后研制、建立了四种HPM频率诊断测鼙装置并得 到成功麻用。 二、滤波法 滤波法通常有多路带通滤波检波法和过截止波导滤波法两种．通常刖r确定高 功率微波信号频带和频率粗测．它们都具有不受微波脉冲宽度限制的优点。 多路带通滤波检波法基于井行滤波式模拟频谱分折仪原理．如图l所示。通过 设计滤波器选择性、个数及其频响问关系(圈2)实现不同频率分辨。但其对滤波器选 择性要求高．频率分辨率较粗，所研制装置分辨率为S波段300MHz、C波段500MHz、 Xc波段600MHz、X波段1000MHz。该方法对如自由运行虚阴极振荡器输出的多频 信号，由于滤波器寄生通带的存在而无法分辨。 过截止波导法是使特测信号通过截Jr频率远高厂待铡微波信号{I茧|率的截IP波导 ·36· (实际上是一个选择性根好的滤波器)．由信号通过藏止波导后的衰减量与频率的依赖 关系确定信号频率，该方法频率分辨率较前者高．但只适合频率单色性较好的信号。 一 不 蒋 一竺竺!H竺竺!卜+ HPM 礁 垃 骨 ■^ 嚣 卧嚣 !瞄蕊! 圈2多路带通蠢波检波组台鞭谱谤断系统组成及原理示意圈 啪 -3dB 血 ^向丘 厶 血^ 厶 ^血厶 几／(GHz) 圈2麓渡嚣鞭响问羌磊仉。q■‰气‰中心顿搴) 三、色散线法 色散线法是一种简单却应用极广的频率诊断方法。该方法利用短脉冲微波在色 散线中的传输时间与频率的关系，通过测量色散信号包络的各个峰与初始脉冲包络 峰的时间延迟来确定微波频率，其分辨率与色散线长度有关。色散线有两种：长波 导和固体晶体色敞线．通常是钇铁石榴石。波导色散线要达到足够的色散需要很长 的波导，与频率相关的衰减也很大。固态色散线具有较高的色散，其衰减与频率无 关，但它需要一个特殊分布的外磁场。工作频率小于5GHz。 l传统波导色散线121 传统波导色散线具有测频范围较大、简单实用可靠等优点。微波频率由(1)式确 定。 ，2乒焘而 ㈣ 式中：，一传输的微波频率，GHz：正一色敝波导裁Ir频率，GHz，：￡一色散线有效 长度，111：c一