CN103645380A - 一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法 - Google Patents

一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103645380A
CN103645380A CN201310648295.9A CN201310648295A CN103645380A CN 103645380 A CN103645380 A CN 103645380A CN 201310648295 A CN201310648295 A CN 201310648295A CN 103645380 A CN103645380 A CN 103645380A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
millimeter wave
width
phase
length
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310648295.9A
Other languages
English (en)
Inventor
陈婷
刘杰
张国华
成俊杰
张娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Original Assignee
Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement filed Critical Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Priority to CN201310648295.9A priority Critical patent/CN103645380A/zh
Publication of CN103645380A publication Critical patent/CN103645380A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法，该设计方法包括如下步骤：确定波导的长度大于或等于波导正常工作时在该波导中能够传输的毫米波的最大波长；求偏导得到由波导的宽度的加工公差导致的毫米波的相位偏差与波导的宽度的加工公差、波导的长度、波导的宽度、以及在空气中传输的毫米波的波长的关系式；由波导的宽度、波导的宽度的加工公差、在空气中传输的毫米波的波长、以及实际应用允许的相位偏差计算确定用于毫米波的相位标准器的波导的长度。本发明的设计方法考虑了加工公差对相位标准器的波导的宽度的影响，采用该设计方法设计的相位标准器的波导的长度更准确，从而能够提高相位标准器的定标的准确度。

Description

一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法
技术领域
本发明涉及波导型的相位标准器的设计技术领域，特别涉及一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法。
背景技术
应用中，为了精确测量厘米波或毫米波的相位，通常采用相位标准器对厘米波或毫米波的相位进行定标。现有技术中，相位标准器通常采用横截面为矩形的长直波导来传输厘米波或毫米波。实际应用中，相位标准器的波导长度一般为厘米波或毫米波的波长的10倍左右。
如图1所示，现有技术的用于厘米波的相位标准器包括波导1和两个法兰2，两个法兰2分别固定于波导1的两端。波导1的横截面呈矩形，其内部中空（图中未示出）。由图1可以看出，波导1的长度l远大于其宽度a，即波导1的长度l与宽度a的比值较大。对该种用于厘米波的相位标准器来说，加工公差相对于波导1的宽度a来说可以忽略不计，故即加工公差对其性能影响很小。因此，采用上述相位标准器对厘米波的相位进行定标时，相位的实际测量值与标准值吻合的很好，故对厘米波相位定标的准确度较高。
现有技术中，用于毫米波的相位标准器与用于厘米波相位标准器的结构基本相同，二者的区别是用于毫米波的相位标准器的波导的宽度仅有几个毫米。在这种情况下，加工公差相对于波导的宽度不能再忽略不计。但是，现有技术的用于毫米波的相位标准器，加工时并不考虑加工公差对波导宽度的影响，进而忽略加工公差对其性能的影响。这导致采用现有技术的用于毫米波的相位标准器对毫米波的相位进行定标时，相位的实际测量值与标准值的偏差很大，故对毫米波相位定标的准确度较低。例如，对于2mm频段的毫米波，相位标准器的波导长度为2.5cm，在这种情况下，波导宽度的5μm的加工公差将导致相位值在220GHz上产生近20°的偏差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法。
本发明提供的用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法包括如下步骤：
确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与该波导的长度、以及在波导中传输的毫米波的波长的关系式；
确定在波导中传输的毫米波的波长与毫米波的频率、以及波导的截至频率的关系式；
确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的截至频率的关系式；
确定波导的长度大于或等于波导正常工作时在该波导中能够传输的毫米波的最大波长，以保证所述相位校准器能够校准的相位范围为0-2π弧度；
确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的截止波长的关系式；
确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的宽度的关系式；
确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、在空气中传输的毫米波的波长、以及波导的宽度的关系式；
求偏导得到由波导的宽度的加工公差导致的毫米波的相位偏差与波导的宽度的加工公差、波导的长度、波导的宽度、以及在空气中传输的毫米波的波长的关系式；
由波导的宽度、波导的宽度的加工公差、在空气中传输的毫米波的波长、以及实际应用允许的相位偏差计算确定用于毫米波的相位标准器的波导的长度。
优选地，毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与该波导的长度、以及在波导中传输的毫米波的波长的关系式为：
其中，
Figure BDA0000430131660000031
为毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量；l为波导的长度；λg为在波导中传输的毫米波的波长。
优选地，在波导中传输的毫米波的波长与毫米波的频率、以及波导的截至频率的关系式为：
λ g = c f 1 - ( f c f ) 2 ;
其中，f为毫米波的频率；fc为波导的截至频率；c为光在空气中的传播速度。
优选地，毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的截至频率的关系式为：
优选地，毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的截止波长的关系式为：
Figure BDA0000430131660000034
优选地，波导的截止波长与波导的宽度的关系式为：
λc＝2a；
其中，a为波导的宽度。
优选地，毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的宽度的关系式为：
Figure BDA0000430131660000035
优选地，毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、在空气中传输的毫米波的波长、以及波导的宽度的关系式为：
Figure BDA0000430131660000036
优选地，由波导的宽度的加工公差导致的毫米波的相位偏差与波导的宽度的加工公差、波导的长度、波导的宽度、以及在空气中传输的毫米波的波长的关系式为：
其中，da为波导的宽度的加工公差；
Figure BDA0000430131660000042
为由波导的宽度的加工公差da导致的毫米波的相位偏差。
本发明具有如下有益效果：
(1)与现有技术相比，本发明的设计方法考虑了加工公差对相位标准器的波导的宽度的影响，采用该设计方法设计的相位标准器的波导的长度更准确，从而能够提高相位标准器的定标的准确度；
(2)采用本发明的设计方法设计的相位标准器，对于2mm频段的毫米波，相位标准器的波导长度为3mm，在这种情况下，波导宽度的5μm的加工公差将导致相位值在220GHz上产生约2.5°的偏差。
附图说明
图1为现有技术的用于厘米波的相位标准器的俯视图；
图2为本发明实施例提供的用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法设计的相位标准器的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的发明内容作进一步的描述。
如图2所示，本实施例提供的用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法包括如下步骤：
S1：确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与该波导的长度l、以及在波导中传输的毫米波的波长λg的关系式为：
Figure BDA0000430131660000043
     公式(1)；
公式(1)中，
Figure BDA0000430131660000044
为毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量；l为波导的长度；λg为在波导中传输的毫米波的波长；
S2：确定在波导中传输的毫米波的波长λg与毫米波的频率f、以及波导的截至频率fc的关系式为：
λ g = c f 1 - ( f c f ) 2      公式(2)；
公式(2)中，f为毫米波的频率；fc为波导的截至频率；c为光在空气中的传播速度；
S3：由公式(1)和公式(2)确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量
Figure BDA0000430131660000052
与波导的长度l、毫米波的频率f、以及波导的截至频率fc的关系式为：
    公式(3)；
S4：由公式(1)确定波导的长度l大于或等于波导正常工作时在该波导中能够传输的毫米波的最大波长λg-max，即l≥λg-max，以保证所述相位校准器能够校准的相位范围为0-2π弧度；
S5：波导的截止频率fc与其截止波长λc的关系式为：
f c = c λ c     公式(4)；
由公式(3)和公式(4)确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量
Figure BDA0000430131660000055
与波导的长度l、毫米波的频率f、以及波导的截止波长λc的关系式为：
Figure BDA0000430131660000056
    公式(5)；
S6：波导的截止波长λc与波导的宽度a的关系式为：
λc＝2a     公式(6)；
公式(6)中，a为波导的宽度；
由公式(5)和公式(6)确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量
Figure BDA0000430131660000057
与波导的长度l、毫米波的频率f、以及波导的宽度a的关系式为：
Figure BDA0000430131660000061
    公式(7)；
S7：毫米波的频率f与在空气中传输的毫米波的波长λ的关系式为：
f = c λ     公式(8)；
由公式(7)和公式(8)确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量
Figure BDA0000430131660000063
与波导的长度l、在空气中传输的毫米波的波长λ、以及波导的宽度a的关系式为：
Figure BDA0000430131660000064
    公式(9)；
S8：对公式(9)求偏导得到由波导的宽度的加工公差da导致的毫米波的相位偏差
Figure BDA0000430131660000065
与波导的宽度的加工公差da、波导的长度l、波导的宽度a、以及在空气中传输的毫米波的波长λ的关系式为：
Figure BDA0000430131660000066
    公式(10)；
公式(10)中，da为波导的宽度的加工公差；
Figure BDA0000430131660000067
为由波导的宽度的加工公差da导致的毫米波的相位偏差；由波导的宽度的加工公差da导致的毫米波的相位偏差应该小于或等于实际应用允许的相位偏差；
S9：根据公式(10)，由波导的宽度a、波导的宽度的加工公差da、在空气中传输的毫米波的波长λ、以及实际应用允许的相位偏差计算确定用于毫米波的相位标准器的波导的长度。
需要说明的是，采用本实施例的设计方法设计得到的用于毫米波的波导型的相位标准器的波导1和两个法兰2是一体成型的，如图2所示。
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法，其特征在于，该设计方法包括如下步骤：
确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与该波导的长度、以及在波导中传输的毫米波的波长的关系式；
确定在波导中传输的毫米波的波长与毫米波的频率、以及波导的截至频率的关系式；
确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的截至频率的关系式；
确定波导的长度大于或等于波导正常工作时在该波导中能够传输的毫米波的最大波长，以保证所述相位校准器能够校准的相位范围为0-2π弧度；
确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的截止波长的关系式；
确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的宽度的关系式；
确定毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、在空气中传输的毫米波的波长、以及波导的宽度的关系式；
求偏导得到由波导的宽度的加工公差导致的毫米波的相位偏差与波导的宽度的加工公差、波导的长度、波导的宽度、以及在空气中传输的毫米波的波长的关系式；
由波导的宽度、波导的宽度的加工公差、在空气中传输的毫米波的波长、以及实际应用允许的相位偏差计算确定用于毫米波的相位标准器的波导的长度。
2.根据权利要求1所述的用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法，其特征在于，毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与该波导的长度、以及在波导中传输的毫米波的波长的关系式为：
Figure FDA0000430131650000011
其中，
Figure FDA0000430131650000012
为毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量；l为波导的长度；λg为在波导中传输的毫米波的波长。
3.根据权利要求1所述的用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法，其特征在于，在波导中传输的毫米波的波长与毫米波的频率、以及波导的截至频率的关系式为：
λ g = c f 1 - ( f c f ) 2 ;
其中，f为毫米波的频率；fc为波导的截至频率；c为光在空气中的传播速度。
4.根据权利要求1所述的用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法，其特征在于，毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的截至频率的关系式为：
Figure FDA0000430131650000022
5.根据权利要求1所述的用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法，其特征在于，毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的截止波长的关系式为：
Figure FDA0000430131650000023
6.根据权利要求1所述的用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法，其特征在于，波导的截止波长与波导的宽度的关系式为：
λc＝2a；
其中，a为波导的宽度。
7.根据权利要求1所述的用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法，其特征在于，毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、毫米波的频率、以及波导的宽度的关系式为：
Figure FDA0000430131650000024
8.根据权利要求1所述的用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法，其特征在于，毫米波由波导的一端传输到其另一端时毫米波的相位变化量与波导的长度、在空气中传输的毫米波的波长、以及波导的宽度的关系式为：
Figure FDA0000430131650000031
9.根据权利要求1所述的用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法，其特征在于，由波导的宽度的加工公差导致的毫米波的相位偏差与波导的宽度的加工公差、波导的长度、波导的宽度、以及在空气中传输的毫米波的波长的关系式为：
其中，da为波导的宽度的加工公差；为由波导的宽度的加工公差da导致的毫米波的相位偏差。
CN201310648295.9A 2013-12-04 2013-12-04 一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法 Pending CN103645380A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310648295.9A CN103645380A (zh) 2013-12-04 2013-12-04 一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310648295.9A CN103645380A (zh) 2013-12-04 2013-12-04 一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103645380A true CN103645380A (zh) 2014-03-19

Family

ID=50250630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310648295.9A Pending CN103645380A (zh) 2013-12-04 2013-12-04 一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103645380A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207351A (zh) * 2016-08-25 2016-12-07 西安艾力特电子实业有限公司 一种波导电缆组件配相的方法
CN109298367A (zh) * 2018-11-19 2019-02-01 北京无线电计量测试研究所 一种波导传输相位标准器及设计方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008164418A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Campus Create Co Ltd ベクトルネットワークアナライザ及びこれを用いた測定方法並びにプログラム
CN101582531A (zh) * 2009-06-22 2009-11-18 浙江大学 基于硅工艺的三维结构TM010-λ/4毫米波谐振器
CN101860506A (zh) * 2009-04-07 2010-10-13 索尼公司 发送装置和通信系统
CN102608417A (zh) * 2012-03-01 2012-07-25 北京无线电计量测试研究所 一种毫米波和亚毫米波频段频率稳定度测量系统和方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008164418A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Campus Create Co Ltd ベクトルネットワークアナライザ及びこれを用いた測定方法並びにプログラム
CN101860506A (zh) * 2009-04-07 2010-10-13 索尼公司 发送装置和通信系统
CN101582531A (zh) * 2009-06-22 2009-11-18 浙江大学 基于硅工艺的三维结构TM010-λ/4毫米波谐振器
CN102608417A (zh) * 2012-03-01 2012-07-25 北京无线电计量测试研究所 一种毫米波和亚毫米波频段频率稳定度测量系统和方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207351A (zh) * 2016-08-25 2016-12-07 西安艾力特电子实业有限公司 一种波导电缆组件配相的方法
CN106207351B (zh) * 2016-08-25 2018-12-11 西安艾力特电子实业有限公司 一种波导电缆组件配相的方法
CN109298367A (zh) * 2018-11-19 2019-02-01 北京无线电计量测试研究所 一种波导传输相位标准器及设计方法
CN109298367B (zh) * 2018-11-19 2020-11-03 北京无线电计量测试研究所 一种波导传输相位标准器及设计方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102981135B (zh) 非线性矢量网络分析仪双端口校准方法
CN102680429B (zh) 超小型微腔气体传感器
CN104181214B (zh) 一种水质传感器小信号分段拟合温度补偿方法
US8309925B2 (en) Resonant cavity integrated into a waveguide for terahertz sensing
US20150268084A1 (en) Shock absorber and a method of determining the level of liquid in a shock absorber
CN105675545B (zh) 基于自干涉型微谐振腔光传感器的高灵敏度强度探测方法
CN104714110A (zh) 基于电磁诱导透明效应测量高频微波场强的装置和方法
CN106949985A (zh) 一种基于混合光抽运的碱金属气室内部温度的精密测量方法
CN103592510B (zh) 一种微波频率校准器及其校准方法
CN103645380A (zh) 一种用于毫米波的波导型的相位标准器的设计方法
CN104359471A (zh) 一种混偏光纤陀螺光路及消偏器的制备方法
CN102680118A (zh) 一种激光器频率稳定度的测量方法和装置
CN105301280A (zh) 一种基于模间干涉的高灵敏度自加热式光纤流速传感器
CN106501798A (zh) 一种自校准的双探针微波叶尖间隙测试系统
CN105388442A (zh) 一种基于可移动短路板的自由空间法校准方法
CN113358589A (zh) 具有微环谐振腔的原子气室探头装置
CN104181392B (zh) 基于矢量网络分析仪的二端口网络相移测试方法
CN104359836A (zh) 一种基于光学谐振结构的高灵敏度生化传感器
CN101587011B (zh) 测量保偏光纤拍长的方法
CN103868507B (zh) 基于尾纤匹配的差分双干涉式光纤陀螺偏振非互易误差抑制方法
CN103297154B (zh) 一种驻波比检测方法和装置
CN103529066A (zh) 一种在立方晶体背射劳埃照片上标定（111）晶面的方法
CN109298367A (zh) 一种波导传输相位标准器及设计方法
CN100349058C (zh) 用布里渊系统测出待测介质的布里渊频移值和声速的方法
CN106644155B (zh) 一种熔接长周期光纤光栅的双程mz结构测量温度的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20161019

C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned