CN111796319B - 一种宽带虚部束流耦合阻抗测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宽带虚部束流耦合阻抗测量系统及方法，其特征在于，包括单丝、双丝、参考件、耦合天线、矢量网络分析仪、差模耦合天线、四端口微波电桥和射频负载；单丝分别设置在待测件和参考件内，单丝一端开路，单丝另一端与耦合天线一端连接形成弱耦合，耦合天线另一端连接矢量网络分析仪构成纵向宽带虚部阻抗测量系统；双丝分别设置在待测件和参考件内，双丝一端开路，双丝另一端与差模耦合天线一端连接形成弱耦合，差模耦合天线另一端连接四端口微波电桥的两端口，四端口微波电桥一端口经射频负载接地，四端口微波电桥另一端口连接矢量网络分析仪构成横向宽带虚部阻抗测量系统，本发明可以广泛应用于环形加速器领域中。

Description

一种宽带虚部束流耦合阻抗测量系统及方法

技术领域

本发明是关于一种宽带虚部束流耦合阻抗测量系统及方法，属于强流重离子束(包括质子束)环形加速器束流不稳定性及束流耦合阻抗领域。

背景技术

高流强、高能量、高束团功率是重离子加速器的发展趋势，束流指标越先进就越有可能引领相关科学研究并取得重大成果，随着流强和功率的升高，将伴随各种束流不稳定性现象的发生。各加速器中的不稳定性又不尽相同，但是不稳定性的发生均将严重影响束流的品质，因此，必须借助一些手段对其加以抑制。

束流集体不稳定性现象主要是由于加速器中存在各种阻抗源，要想从根本上控制束流集体不稳定性，必须研究加速器的阻抗，特别是关键部件的阻抗。常用的阻抗计算方法主要包括解析法、数值计算法以及阻抗测量法三种，其中，解析法为最基本的阻抗计算方法，解析法不仅给出计算阻抗和尾场的简洁公式，也使得研究人员对束流产生的电磁场有更加深入的认识。但实际上，只有很少一部分简单结构可以采用解析法计算阻抗，例如均匀轴对称的束流管道以及具有旋转对称的圆柱腔等，对于较复杂的结构需要采用数值计算方法；常用的阻抗和尾场计算程序包括三维电磁场仿真软件(CST)和高频结构仿真软件(HFSS)等，当元件结构更复杂或对称性较差时，数值计算方法会受到建模以及计算机内存的限制，不能满足计算要求，这时需要对元件的阻抗进行测量；阻抗测量法主要是采用同轴线模拟测量方法，即采用通有脉冲电流的细导线模拟束流，置于管道内部，使之与待测元件形成同轴传输线，通过连接在终端的示波器(时域方法)测量脉冲信号波形的变化或通过连接在终端的矢量网络分析仪(频域方法)测量待测元件的S参数，最终得到待测元件的耦合阻抗。此外，对于已经建成的加速器，总阻抗可以通过测量束流参数的方法得到。

同轴线纵向阻抗测量最早由研究人员M.Sands和J.Rees在1974年提出，其基本原理是采用电流脉冲模拟束流脉冲，通过真空部件产生的变化得到束流阻抗。1978年，研究人员H.Hahn和F.Pedersen采用电路和网络理论对阻抗进行分析，从而建立S参数表示的集总式阻抗公式。2000年，瑞士欧洲核子研究中心(CERN)的F.Caspers利用超级同步质子加速器SPS上的kicker(冲击器)磁铁结构比较研究了不用等长参考件和使用等长参考件的测量结果，从实验上验证省去等长比较件的可行性。同轴线横向阻抗测量最早由研究人员L.S.Walling等人于1987年在先进强子设施AHF上实现，首次将双线插入到待测元件上并用相应的等长参考件，利用矢量网络分析仪分别测量待测件和参考件的传输函数，进而求得横向耦合阻抗。2002年，N.Baboi等人在美国SLAC国家加速器实验室的X波段加速结构上采用同轴线法测量横向阻抗，即采用P-W定理测量纵向阻抗进而求出横向阻抗。同年，清华大学在中国采用频域同轴线方法测量北京正负电子对撞机(BEPC)波纹管等真空部件的纵向阻抗，该测量方式的主要优点是充分利用矢量网络分析仪的特性，结合校准方法实现了测量时不必加工等长参考件，降低测量成本且效率高，但是该系统对小阻抗的测量效果不理想，难以满足工程的需要。中国散裂中子源采用同轴线法和双平行共模传输线法测量了引出kicker及其样机的纵向阻抗，两种测量方法得到一致的测量结果；采用双平行差模传输线法和低频环路法测量了引出kicker的水平和垂直横向阻抗，40MHz以内的仿真和测量结果基本吻合，但是，40MHz以上的模拟和测量结果误差较大，因此，测量方法有待进一步优化。

强流环形加速器的关键部件例如波纹管、束流准直器、斜切式容性束流位置探针(BPM)、真空管道台阶状突起及孔径变化、真空泵和陶瓷真空室等均会引入在很宽频率范围内均存在的宽带阻抗，这些宽带阻抗在较低频率内并没有实部，仅有不随频率变化的虚部，不会直接引入横向束流集体不稳定性增长率，但是仍能通过影响横向束流集体不稳定性模式的实频移，使束流发生模式耦合或朗道阻尼缺失，进而直接引入或与其他阻抗共同引入横向束流集体不稳定性。因此，准确测量这些宽带阻抗是非常重要的。然而，现有技术中并没有公开利用半波长谐振法测量宽带阻抗虚部的简单高效(无需阻抗匹配单元)、高灵敏度且造价低的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种简单高效、高灵敏度且造价低的的宽带虚部束流耦合阻抗测量系统及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种宽带虚部束流耦合阻抗测量系统，包括单丝、双丝、参考件、耦合天线、矢量网络分析仪、差模耦合天线、四端口微波电桥和射频负载；所述单丝分别设置在待测件和所述参考件内，所述单丝的一端开路，所述单丝的另一端与所述耦合天线的一端连接形成弱耦合，所述耦合天线的另一端连接所述矢量网络分析仪构成纵向宽带虚部阻抗测量系统，所述纵向宽带虚部阻抗测量系统用于测量出所述待测件的纵向宽带阻抗在各谐振频率点处的虚部值；所述双丝分别设置在所述待测件和参考件内，所述双丝的一端开路，所述双丝的另一端与所述差模耦合天线的一端连接形成弱耦合，所述差模耦合天线的另一端连接四端口微波电桥的两端口，所述四端口微波电桥的一端口经所述射频负载接地，所述四端口微波电桥的另一端口连接所述矢量网络分析仪构成横向宽带虚部阻抗测量系统，所述横向宽带虚部阻抗测量系统用于测量出所述待测件的横向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值。

进一步地，所述单丝和双丝均采用内径为2～6mm且长度为二分之一波长的内导体，其中，二分之一波长为所述单丝或所述双丝与所述待测件形成同轴传输线两端开路的谐振结构发生谐振时其谐振频率对应波长的二分之一，所述双丝间的中心距为15～20mm。

进一步地，所述参考件为与所述待测件长度相同且端口截面相同的均匀管道。

进一步地，所述四端口微波电桥采用四端口180°微波电桥。

进一步地，所述射频负载采用50Ω射频负载。

一种宽带虚部束流耦合阻抗测量系统的测量方法，包括以下内容：1)采用纵向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件的纵向宽带阻抗在各谐振频率点处的虚部值：采用纵向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件和参考件的若干谐振频率；根据待测件和参考件的各谐振频率，计算二分之一波长整数倍对应的各谐振频率点处待测件与参考件的电长度差ΔL₁：

其中，L为待测件的纵向总长度；

为待测件的第n(n＝1,2,3...)个谐振频率值；

为参考件的第n个谐振频率值；将矢量网络分析仪设置为S参数转换阻抗测试模式，根据待测件与参考件各谐振频率点处的电长度差，分别测量出待测件的纵向宽带阻抗在各谐振频率点处的虚部值；

2)采用横向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件的横向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值：采用横向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件和参考件的若干差模谐振频率；根据待测件和参考件的各差模谐振频率，计算二分之一波长整数倍对应的各差模谐振频率点处待测件与参考的电长度差ΔL₂：

其中，

为待测件的第n(n＝1,2,3...)个差模谐振频率值；

为参考件的第n个差模谐振频率值；

将矢量网络分析仪设置为S参数转换阻抗测试模式，根据待测件与参考件各差模谐振频率点处的电长度差，分别测量出待测件的纵向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值Z_‖；根据测量出的纵向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值Z_‖，计算得到待测件的横向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值Z_⊥：

其中，c为光速，ω为横向宽带阻抗的角频率，Δ为双丝间的中心距。

进一步地，所述步骤1)中采用纵向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件和参考件的若干谐振频率，具体过程为：1.1)将单丝分别设置在待测件和参考件的管道内部，使单丝与待测件和参考件均形成同轴传输线两端开路的谐振结构；1.2)将单丝的一端开路，将耦合天线的一端靠近单丝的另一端；1.3)将矢量网络分析仪的1端口连接耦合天线的另一端，通过矢量网络分析仪测量待测件和参考件的反射系数，进而分别测量出待测件和参考件的若干谐振频率。

进一步地，所述步骤1.3)的具体过程为：1.3.1)将矢量网络分析仪连接耦合天线的另一端；1.3.2)调节耦合天线与单丝之间的距离，使耦合天线与单丝之间形成弱耦合；1.3.3)将矢量网络分析仪设置为反射系数S₁₁测量，此时矢量网络分析仪的面板上自动绘制反射系数S₁₁随频率的变化曲线图，不发生谐振的频率对应的S₁₁值为0，发生谐振频率对应的S₁₁值小于0；1.3.4)记录待测件和参考件的各谐振频率。

进一步地，所述步骤2)中采用横向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件和参考件的若干差模谐振频率的具体过程为：2.1)将双丝分别设置在待测件和参考件的管道内部，使双丝与待测件和参考件均形成同轴传输线两端开路的谐振结构；2.2)将双丝的一端开路，将四端口微波电桥的两端口与差分耦合天线的一端连接，差分耦合天线的另一端靠近双丝的另一端；2.3)将矢量网络分析仪的1端口连接四端口微波电桥的一端口，四端口微波电桥的另一端口经射频负载接地；2.4)通过矢量网络分析仪测量待测件和参考件的反射系数，进而分别测量出待测件和参考件的差模谐振频率。

进一步地，所述步骤2.4)的具体过程为：2.4.1)调节差分耦合天线与双丝之间的距离，使差分耦合天线与双丝之间形成弱耦合；2.4.2)将矢量网络分析仪设置为反射系数S₁₁测量，此时矢量网络分析仪的面板上自动绘制反射系数S₁₁随频率的变化曲线图，不发生差模谐振的频率对应的S₁₁值为0，发生差模谐振频率对应的S₁₁值小于0；2.4.3)记录待测件和参考件的各差模谐振频率。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明采用半波长谐振的方式分别测量横向宽带虚部阻抗和纵向宽带虚部阻抗，使其易于控制操作和调试安装，且无需考虑阻抗匹配单元，能够大大简化测量过程，同时能够大幅节省成本，具有测量精度更高等优点，可以广泛应用于重离子束(包括质子束)环形加速器束流耦合阻抗测量领域中。

附图说明

图1是本发明中将单丝设置在待测件内的纵向宽带虚部阻抗测量系统结构示意图；

图2是本发明中将单丝设置在参考件内的纵向宽带虚部阻抗测量系统结构示意图；

图3是本发明中将双丝设置在待测件内的横向宽带虚部阻抗测量系统结构示意图；

图4是本发明中将双丝设置在参考件内的横向宽带虚部阻抗测量系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1～图4所示，本发明提供的宽带虚部束流耦合阻抗测量系统包括单丝1、双丝2、参考件3、耦合天线4、矢量网络分析仪5、差模耦合天线6、四端口180°微波电桥7和50Ω射频负载8，其中：

单丝1、参考件3、耦合天线4和矢量网络分析仪5构成纵向宽带虚部阻抗测量系统，纵向宽带虚部阻抗测量系统用于测量出所述待测件的纵向宽带阻抗在各谐振频率点处的虚部值。

单丝1分别设置在待测件9和参考件3内，单丝1的一端开路，单丝1的另一端与耦合天线4的一端连接形成弱耦合，耦合天线4的另一端连接矢量网络分析仪5的1端口。

双丝2、参考件3、矢量网络分析仪5、差模耦合天线6、四端口180°微波电桥7和50Ω射频负载8构成横向宽带虚部阻抗测量系统，横向宽带虚部阻抗测量系统用于测量出所述待测件的横向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值。

双丝2分别设置在待测件9和参考件3内，双丝2的一端开路，双丝2的另一端与差模耦合天线6的一端连接形成弱耦合，差模耦合天线6的另一端连接四端口180°微波电桥7的两端口，四端口180°微波电桥7的一端口经50Ω射频负载8接地，四端口180°微波电桥7的另一端口连接矢量网络分析仪5的1端口。

在一个优选的实施例中，待测件9为强流环形加速器的关键且最终会安装到强流环形加速器上的部件，例如波纹管、束流准直器、斜切式容性束流位置探针(BPM)、真空管道台阶状突起及孔径变化、真空泵和陶瓷真空室等；参考件3是相对于待测件9而言的，为与待测件9长度相同且端口截面相同的均匀管道，通过对待测件9和参考件3二者的测量，最终才可以推算出阻抗的大小。

在一个优选的实施例中，单丝1可以采用内径为2～6mm且长度为二分之一波长的内导体，其中，二分之一波长为单丝1与待测件9形成同轴传输线两端开路的谐振结构发生谐振时其谐振频率对应波长的二分之一。

在一个优选的实施例中，双丝2可以采用内径为2～6mm且长度为二分之一波长的内导体，其中，双丝间的中心距为15～20mm，二分之一波长为双丝2与待测件9形成同轴传输线两端开路的谐振结构发生谐振时其谐振频率对应波长的二分之一。

基于上述宽带虚部束流耦合阻抗测量系统，本发明还提供一种宽带虚部束流耦合阻抗测量方法，包括以下步骤：

1)采用纵向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件9的纵向宽带阻抗在各谐振频率点处的虚部值，具体为：

1.1)采用纵向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件9和参考件3的若干谐振频率：

1.1.1)选择内径为2～6mm、长度为二分之一波长的单丝1内导体分别设置在待测件9和参考件3的管道内部，使单丝1与待测件9和参考件3均形成同轴传输线两端开路的谐振结构，其中，二分之一波长为单丝1与待测件9形成同轴传输线两端开路的谐振结构发生谐振时其谐振频率对应波长的二分之一。

例如：假设谐振频率f为150MHz，波长λ：

其中，c光速。则二分之波长λ/2＝1m。

因此，单丝1的长度为1m时，在谐振频率f＝150MHz处会发生谐振，该谐振频率对应的波长λ＝2m，二分之一波长即为1m。

1.1.2)将单丝1的一端开路，将耦合天线4的一端靠近单丝1的另一端。

1.1.3)将矢量网络分析仪5的1端口连接耦合天线4的另一端，通过矢量网络分析仪5测量待测件9和参考件3的反射系数S₁₁，进而分别测量出待测件9和参考件3的若干谐振频率，其中，S₁₁为矢量网络分析仪5的1端口的反射系数：

A)将矢量网络分析仪5连接耦合天线4的另一端。

B)调节耦合天线4与单丝1之间的距离，使耦合天线4与单丝1之间形成弱耦合，即反射系数S₁₁在-1dB至-2dB之间。

C)将矢量网络分析仪5设置为反射系数S₁₁测量，此时矢量网络分析仪5的面板上自动绘制反射系数S₁₁随频率的变化曲线图，不发生谐振的频率对应的S₁₁值为0，发生谐振频率对应的S₁₁值小于0，通常为-0.5dB至-20dB。

D)记录待测件9和参考件3的各谐振频率。

1.2)根据待测件9和参考件3的各谐振频率，计算二分之一波长整数倍对应的各谐振频率点处待测件9与参考件3的电长度差：

假设测量的待测件9第n(n＝1,2,3...)个谐振频率值为

测量的参考件3第n个谐振频率值为

待测件9的纵向总长度为L，第n个谐振频率点处待测件9与参考件3之间的电长度差ΔL₁为：

1.3)将矢量网络分析仪5设置为S参数转换阻抗测试模式，此时矢量网络分析仪5的面板上显示阻抗随频率的变化曲线图，将第n个谐振频率点处待测件9与参考件3的电长度差ΔL₁输入至矢量网络分析仪5，则矢量网络分析仪5直接显示待测件9的纵向宽带阻抗在该谐振频率点处的虚部值。

2)采用横向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件9的横向宽带虚部阻抗，具体为：

2.1)采用横向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件9和参考件3的若干谐振频率：

2.1.1)选择内径为2～6mm、长度为二分之一波长的双丝2分别设置在待测件9和参考件3的管道内部，使双丝2与待测件9和参考件3均形成同轴传输线两端开路的谐振结构，其中，双丝间的中心距为15～20mm，二分之一波长为双丝2与待测件9形成同轴传输线两端开路的谐振结构发生谐振时其谐振频率对应波长的二分之一。

2.1.2)将双丝2的一端开路，将四端口180°微波电桥7的两端口与差分耦合天线5的一端连接，差分耦合天线5的另一端靠近双丝2的另一端。

2.1.3)将矢量网络分析仪5的1端口连接四端口180°微波电桥7的一端口，四端口180°微波电桥7的另一端口经50Ω射频负载8接地。

2.1.4)通过矢量网络分析仪5测量待测件9和参考件3的反射系数S₁₁，进而分别测量出待测件9和参考件3的差模谐振频率：

a)调节差分耦合天线5与双丝2之间的距离，使差分耦合天线5与双丝2之间形成弱耦合，即反射系数S₁₁在-1dB至-2dB之间。

b)将矢量网络分析仪5设置为反射系数S₁₁测量，此时矢量网络分析仪5的面板上自动绘制反射系数S₁₁随频率的变化曲线图，不发生差模谐振的频率对应的S₁₁值为0，发生差模谐振频率对应的S₁₁值小于0，通常为-0.5dB至-20dB。

c)记录待测件9和参考件3的各差模谐振频率。

2.2)根据待测件9和参考件3的各差模谐振频率，计算二分之一波长整数倍对应的各差模谐振频率点处待测件9与参考件3的电长度差：

假设测量的待测件9第n(n＝1,2,3...)个差模谐振频率值为

测量的参考件3第n个差模谐振频率值为

待测件9的纵向总长度为L，第n个差模谐振频率点处待测件9与参考件3之间的电长度差ΔL₂为：

2.3)将矢量网络分析仪5设置为S参数转换阻抗测试模式，此时矢量网络分析仪5的面板上显示阻抗随频率的变化曲线图，将第n个差模谐振频率点处待测件9与参考件3的电长度差ΔL₂输入至矢量网络分析仪5，则矢量网络分析仪5直接显示待测件9的纵向宽带阻抗在该差模谐振频率点处的虚部值Z_‖。

2.4)根据测量出的待测件9的纵向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值Z_‖，计算得到待测件9的横向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值Z_⊥：

其中，c为光速，ω为横向宽带阻抗的角频率，Δ为双丝间的中心距。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种宽带虚部束流耦合阻抗测量系统，其特征在于，包括单丝、双丝、参考件、耦合天线、矢量网络分析仪、差模耦合天线、四端口微波电桥和射频负载；

所述单丝分别设置在待测件和所述参考件内，所述单丝的一端开路，所述单丝的另一端与所述耦合天线的一端连接形成弱耦合，所述耦合天线的另一端连接所述矢量网络分析仪构成纵向宽带虚部阻抗测量系统，所述纵向宽带虚部阻抗测量系统用于测量出所述待测件的纵向宽带阻抗在各谐振频率点处的虚部值，所述参考件为与所述待测件长度相同且端口截面相同的均匀管道；

所述双丝分别设置在所述待测件和参考件内，所述双丝的一端开路，所述双丝的另一端与所述差模耦合天线的一端连接形成弱耦合，所述差模耦合天线的另一端连接四端口微波电桥的两端口，所述四端口微波电桥的一端口经所述射频负载接地，所述四端口微波电桥的另一端口连接所述矢量网络分析仪构成横向宽带虚部阻抗测量系统，所述横向宽带虚部阻抗测量系统用于测量出所述待测件的横向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值。

2.如权利要求1所述的一种宽带虚部束流耦合阻抗测量系统，其特征在于，所述单丝和双丝均采用内径为2～6mm且长度为二分之一波长的内导体，其中，二分之一波长为所述单丝或所述双丝与所述待测件形成同轴传输线两端开路的谐振结构发生谐振时其谐振频率对应波长的二分之一，所述双丝间的中心距为15～20mm。

3.如权利要求1所述的一种宽带虚部束流耦合阻抗测量系统，其特征在于，所述四端口微波电桥采用四端口180°微波电桥。

4.如权利要求1所述的一种宽带虚部束流耦合阻抗测量系统，其特征在于，所述射频负载采用50Ω射频负载。

5.一种基于权利要求1至4任一项所述的宽带虚部束流耦合阻抗测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用纵向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件的纵向宽带阻抗在各谐振频率点处的虚部值：

采用纵向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件和参考件的若干谐振频率；

根据待测件和参考件的各谐振频率，计算二分之一波长整数倍对应的各谐振频率点处待测件与参考件的电长度差ΔL₁：

其中，L为待测件的纵向总长度；

为待测件的第n(n＝1,2,3…)个谐振频率值；

为参考件的第n个谐振频率值；

将矢量网络分析仪设置为S参数转换阻抗测试模式，根据待测件与参考件各谐振频率点处的电长度差，分别测量出待测件的纵向宽带阻抗在各谐振频率点处的虚部值；

2)采用横向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件的横向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值：

采用横向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件和参考件的若干差模谐振频率；

根据待测件和参考件的各差模谐振频率，计算二分之一波长整数倍对应的各差模谐振频率点处待测件与参考的电长度差ΔL₂：

其中，

为待测件的第n(n＝1,2,3…)个差模谐振频率值；

为参考件的第n个差模谐振频率值；

将矢量网络分析仪设置为S参数转换阻抗测试模式，根据待测件与参考件各差模谐振频率点处的电长度差，分别测量出待测件的纵向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值Z_‖；

根据测量出的纵向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值Z_‖，计算得到待测件的横向宽带阻抗在各差模谐振频率点处的虚部值Z_⊥：

其中，c为光速，ω为横向宽带阻抗的角频率，Δ为双丝间的中心距。

6.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述步骤1)中采用纵向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件和参考件的若干谐振频率，具体步骤为：

1.1)将单丝分别设置在待测件和参考件的管道内部，使单丝与待测件和参考件均形成同轴传输线两端开路的谐振结构；

1.2)将单丝的一端开路，将耦合天线的一端靠近单丝的另一端；

1.3)将矢量网络分析仪的1端口连接耦合天线的另一端，通过矢量网络分析仪测量待测件和参考件的反射系数，进而分别测量出待测件和参考件的若干谐振频率。

7.如权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述步骤1.3)的具体步骤为：

1.3.1)将矢量网络分析仪连接耦合天线的另一端；

1.3.2)调节耦合天线与单丝之间的距离，使耦合天线与单丝之间形成弱耦合；

1.3.3)将矢量网络分析仪设置为反射系数S₁₁测量，此时矢量网络分析仪的面板上自动绘制反射系数S₁₁随频率的变化曲线图，不发生谐振的频率对应的S₁₁值为0，发生谐振频率对应的S₁₁值小于0；

1.3.4)记录待测件和参考件的各谐振频率。

8.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述步骤2)中采用横向宽带虚部阻抗测量系统测量待测件和参考件的若干差模谐振频率的具体步骤为：

2.1)将双丝分别设置在待测件和参考件的管道内部，使双丝与待测件和参考件均形成同轴传输线两端开路的谐振结构；

2.2)将双丝的一端开路，将四端口微波电桥的两端口与差分耦合天线的一端连接，差分耦合天线的另一端靠近双丝的另一端；

2.3)将矢量网络分析仪的1端口连接四端口微波电桥的一端口，四端口微波电桥的另一端口经射频负载接地；

2.4)通过矢量网络分析仪测量待测件和参考件的反射系数，进而分别测量出待测件和参考件的差模谐振频率。

9.如权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述步骤2.4)的具体步骤为：

2.4.1)调节差分耦合天线与双丝之间的距离，使差分耦合天线与双丝之间形成弱耦合；

2.4.2)将矢量网络分析仪设置为反射系数S₁₁测量，此时矢量网络分析仪的面板上自动绘制反射系数S₁₁随频率的变化曲线图，不发生差模谐振的频率对应的S₁₁值为0，发生差模谐振频率对应的S₁₁值小于0；

2.4.3)记录待测件和参考件的各差模谐振频率。

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