[發明專利]一種用于毫米波的波導型的相位標準器的設計方法

無效

• 申請號: 201310648295.9
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103645380A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 陳婷;劉杰;張國華;成俊杰;張娜
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及波導型的相位標準器的設計技術領域，特別涉及一種用于毫米波的波導型的相位標準器的設計方法。

背景技術

應用中，為了精確測量厘米波或毫米波的相位，通常采用相位標準器對厘米波或毫米波的相位進行定標。現有技術中，相位標準器通常采用橫截面為矩形的長直波導來傳輸厘米波或毫米波。實際應用中，相位標準器的波導長度一般為厘米波或毫米波的波長的10倍左右。

如圖1所示，現有技術的用于厘米波的相位標準器包括波導1和兩個法蘭2，兩個法蘭2分別固定于波導1的兩端。波導1的橫截面呈矩形，其內部中空（圖中未示出）。由圖1可以看出，波導1的長度l遠大于其寬度a，即波導1的長度l與寬度a的比值較大。對該種用于厘米波的相位標準器來說，加工公差相對于波導1的寬度a來說可以忽略不計，故即加工公差對其性能影響很小。因此，采用上述相位標準器對厘米波的相位進行定標時，相位的實際測量值與標準值吻合的很好，故對厘米波相位定標的準確度較高。

現有技術中，用于毫米波的相位標準器與用于厘米波相位標準器的結構基本相同，二者的區別是用于毫米波的相位標準器的波導的寬度僅有幾個毫米。在這種情況下，加工公差相對于波導的寬度不能再忽略不計。但是，現有技術的用于毫米波的相位標準器，加工時并不考慮加工公差對波導寬度的影響，進而忽略加工公差對其性能的影響。這導致采用現有技術的用于毫米波的相位標準器對毫米波的相位進行定標時，相位的實際測量值與標準值的偏差很大，故對毫米波相位定標的準確度較低。例如，對于2mm頻段的毫米波，相位標準器的波導長度為2.5cm，在這種情況下，波導寬度的5μm的加工公差將導致相位值在220GHz上產生近20°的偏差。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種用于毫米波的波導型的相位標準器的設計方法。

本發明提供的用于毫米波的波導型的相位標準器的設計方法包括如下步驟：

確定毫米波由波導的一端傳輸到其另一端時毫米波的相位變化量與該波導的長度、以及在波導中傳輸的毫米波的波長的關系式；

確定在波導中傳輸的毫米波的波長與毫米波的頻率、以及波導的截至頻率的關系式；

確定毫米波由波導的一端傳輸到其另一端時毫米波的相位變化量與波導的長度、毫米波的頻率、以及波導的截至頻率的關系式；

確定波導的長度大于或等于波導正常工作時在該波導中能夠傳輸的毫米波的最大波長，以保證所述相位校準器能夠校準的相位范圍為0-2π弧度；

確定毫米波由波導的一端傳輸到其另一端時毫米波的相位變化量與波導的長度、毫米波的頻率、以及波導的截止波長的關系式；

確定毫米波由波導的一端傳輸到其另一端時毫米波的相位變化量與波導的長度、毫米波的頻率、以及波導的寬度的關系式；

確定毫米波由波導的一端傳輸到其另一端時毫米波的相位變化量與波導的長度、在空氣中傳輸的毫米波的波長、以及波導的寬度的關系式；

求偏導得到由波導的寬度的加工公差導致的毫米波的相位偏差與波導的寬度的加工公差、波導的長度、波導的寬度、以及在空氣中傳輸的毫米波的波長的關系式；

由波導的寬度、波導的寬度的加工公差、在空氣中傳輸的毫米波的波長、以及實際應用允許的相位偏差計算確定用于毫米波的相位標準器的波導的長度。

優選地，毫米波由波導的一端傳輸到其另一端時毫米波的相位變化量與該波導的長度、以及在波導中傳輸的毫米波的波長的關系式為：

其中，為毫米波由波導的一端傳輸到其另一端時毫米波的相位變化量；l為波導的長度；λ_g為在波導中傳輸的毫米波的波長。

優選地，在波導中傳輸的毫米波的波長與毫米波的頻率、以及波導的截至頻率的關系式為：

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