一种测定谐振腔品质因数值的装置及方法

本申请涉及谐振腔，尤其涉及一种测定谐振腔品质因数值的装置及方法。

背景技术：

1、目前现有技术判断一个谐振腔好坏的标准，是根据谐振腔的共振曲线中谐振腔的空置共振频率值f0与半功率点频率绝对差值的比值来计算谐振腔品质因数值的，该值越大共振曲线越窄，说明谐振腔的品相越好，但是在实际谐振腔工作环境中，由于实物谐振腔的共振曲线一方面由于并非与理论完全一致，我们无法精准的获得共振频率值f0与半功率点频率值；另一方面并未考虑到实际工作环境温度的影响，所以评判一个谐振腔的好坏显然是片面的、不足的。

2、基于此，本申请提出一种新的测试方法及装置来定义谐振腔体的品质好坏，以改进和优化现有技术的不足。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种测定谐振腔品质因数值的装置及方法，以更加准确地定义谐振腔体的品质好坏，所述技术方案如下：

2、本申请第一方面提供一种测定谐振腔品质因数值的装置，包括可控温的恒温箱、压控晶体振荡器、微波产生模块、第一隔离器、第二隔离器、晶体检波器、电流表、中央处理器和计算模块，在所述恒温箱内放置有谐振腔，通过所述中央处理器对所述恒温箱控温，所述压控晶体振荡器的输入端与所述中央处理器连接，所述压控晶体振荡器的输出端与所述微波产生模块连接，所述微波产生模块的输出端与所述第一隔离器连接，所述第一隔离器的输出端与所述谐振腔连接，所述谐振腔的输出端与所述第二隔离器连接，所述第二隔离器的输出端与所述晶体检波器连接，所述晶体检波器的输出端与所述电流表连接，所述电流表的输出端与所述中央处理器连接，所述中央处理器的输出端与所述计算模块连接。

3、例如，在一个实施例提供的测定谐振腔品质因数值的装置中，所述中央处理器控制所述压控晶体振荡器输出变化的频率信号至所述微波产生模块并将扫频记录存储在所述计算模块内，所述微波产生模块输出等幅的频率可变的微波信号经所述第一隔离器后馈入到所述谐振腔中，所述谐振腔产生共振并经所述第二隔离器后被所述晶体检波器识别，并将获得的共振信号送至所述电流表记录；所述中央处理器通过读取所述电流表的相应数值获取对应的共振信号功率值，并将其记录后送至所述计算模块。

4、例如，在一个实施例提供的测定谐振腔品质因数值的装置中，所述中央处理器通过命令字设定所述恒温箱的恒温工作温度t，在所述恒温箱的内表面贴设热敏电阻，用以感知所述恒温箱的温度的变化并将实际的环境温度t'信息传递给所述中央处理器。

5、例如，在一个实施例提供的测定谐振腔品质因数值的装置中，还包括控温模块和测温模块，所述控温模块完成所述谐振腔系统内部谐振腔温度的控制，其具体设定温度t由所述中央处理器进行设定；所述测温模块完成所述谐振腔系统内部谐振腔温度的监测，并将所述谐振腔系统内部谐振腔实际温度t'测量结果反馈给所述中央处理器。

6、例如，在一个实施例提供的测定谐振腔品质因数值的装置中，所述控温模块包括控温电路和温控芯片，所述温控芯片贴设于所述谐振腔的表面，所述控温电路包括两对称电阻r及数字电位计ro和热敏电阻rk，两所述对称电阻r、数字电位计ro和热敏电阻rk组成惠斯通电桥，当所述惠斯通电桥不平衡时，通过所述中央处理器控制所述温控芯片实施加热或制冷。

7、例如，在一个实施例提供的测定谐振腔品质因数值的装置中，所述中央处理器通过命令字对所述数字电位计ro进行赋值，设定所述谐振腔系统内部谐振腔温度t；所述测温模块包括贴设于所述谐振腔表面的热敏电阻rz，用以测量所述谐振腔实际工作温度t'，并将测量信息反馈给所述中央处理器。

8、本申请第二方面提供一种测定谐振腔品质因数值的方法，包括以下步骤：

9、s1将谐振腔放置于可控温的恒温箱中；

10、s2向谐振腔馈入等幅的频率可变的微波信号；

11、s3获取并记录谐振腔的共振信号；

12、s4将所述共振信号转化为共振信号功率值，获取共振曲线；

13、s5根据共振曲线计算谐振腔品质因数值q，且谐振腔品质因数值q满足以下计算式：

14、

15、其中，y为温度因数，α为共振因数，δf为线宽因数，k为斜率因数。。

16、例如，在一个实施例提供的测定谐振腔品质因数值的方法中，所述温度因数y满足以下计算式：

17、

18、其中，δt′为谐振腔外界工作环境温度变化值，δt′为谐振腔内部工作温度变化值。

19、例如，在一个实施例提供的测定谐振腔品质因数值的方法中，所述共振因数α满足以下计算式：

20、

21、其中，i0为所述电流表所测得的最大值，δi为所述电流表所测得的最大值与最小值的差值。

22、例如，在一个实施例提供的测定谐振腔品质因数值的方法中，所述线宽因数δf满足以下计算式：

23、

24、其中，δf为半功率点频率间隔。

25、本申请一些实施例提供的一种测定谐振腔品质因数值的装置及方法带来的有益效果为：本申请通过温度因数y、共振因数α、线宽因数δf、斜率因数k，给出新的谐振腔品质因数q的定义，以更加准确地定义谐振腔体的品质好坏，可以精准获取实物谐振腔的共振曲线及空置共振频率值f0与半功率点频率f1、f2值，综合考虑到实际工作环境温度的影响，全面准确地评判一个谐振腔的品质好坏。

技术特征：

1.一种测定谐振腔品质因数值的装置，其特征在于，包括可控温的恒温箱、压控晶体振荡器、微波产生模块、第一隔离器、第二隔离器、晶体检波器、电流表、中央处理器和计算模块，在所述恒温箱内放置有谐振腔，通过所述中央处理器对所述恒温箱控温，所述压控晶体振荡器的输入端与所述中央处理器连接，所述压控晶体振荡器的输出端与所述微波产生模块连接，所述微波产生模块的输出端与所述第一隔离器连接，所述第一隔离器的输出端与所述谐振腔连接，所述谐振腔的输出端与所述第二隔离器连接，所述第二隔离器的输出端与所述晶体检波器连接，所述晶体检波器的输出端与所述电流表连接，所述电流表的输出端与所述中央处理器连接，所述中央处理器的输出端与所述计算模块连接。

2.根据权利要求1所述测定谐振腔品质因数值的装置，其特征在于，所述中央处理器控制所述压控晶体振荡器输出变化的频率信号至所述微波产生模块并将扫频记录存储在所述计算模块内，所述微波产生模块输出等幅的频率可变的微波信号经所述第一隔离器后馈入到所述谐振腔中，所述谐振腔产生共振并经所述第二隔离器后被所述晶体检波器识别，并将获得的共振信号送至所述电流表记录；所述中央处理器通过读取所述电流表的相应数值获取对应的共振信号功率值，并将其记录后送至所述计算模块。

3.根据权利要求2所述测定谐振腔品质因数值的装置，其特征在于，所述中央处理器通过命令字设定所述恒温箱的恒温工作温度t，在所述恒温箱的内表面贴设热敏电阻，用以感知所述恒温箱的温度的变化并将实际的环境温度t'信息传递给所述中央处理器。

4.根据权利要求3所述测定谐振腔品质因数值的装置，其特征在于，还包括控温模块和测温模块，所述控温模块完成所述谐振腔系统内部谐振腔温度的控制，其具体设定温度t由所述中央处理器进行设定；所述测温模块完成所述谐振腔系统内部谐振腔温度的监测，并将所述谐振腔系统内部谐振腔实际温度t'测量结果反馈给所述中央处理器。

5.根据权利要求4所述测定谐振腔品质因数值的装置，其特征在于，所述控温模块包括控温电路和温控芯片，所述温控芯片贴设于所述谐振腔的表面，所述控温电路包括两对称电阻r及数字电位计ro和热敏电阻rk，两所述对称电阻r、数字电位计ro和热敏电阻rk组成惠斯通电桥，当所述惠斯通电桥不平衡时，通过所述中央处理器控制所述温控芯片实施加热或制冷。

6.根据权利要求5所述测定谐振腔品质因数值的装置，其特征在于，所述中央处理器通过命令字对所述数字电位计ro进行赋值，设定所述谐振腔系统内部谐振腔温度t；所述测温模块包括贴设于所述谐振腔表面的热敏电阻rz，用以测量所述谐振腔实际工作温度t'，并将测量信息反馈给所述中央处理器。

7.一种测定谐振腔品质因数值的方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述测定谐振腔品质因数值的方法，其特征在于，所述温度因数y满足以下计算式：

9.根据权利要求7所述测定谐振腔品质因数值的方法，其特征在于，所述共振因数α满足以下计算式：

10.根据权利要求7所述测定谐振腔品质因数值的方法，其特征在于，所述线宽因数δf满足以下计算式：

技术总结
本申请公开了一种测定谐振腔品质因数值的装置及方法，包括恒温箱、压控晶体振荡器、微波产生模块、第一隔离器、第二隔离器、晶体检波器、电流表、中央处理器和计算模块，在恒温箱内放置有谐振腔，通过中央处理器对恒温箱控温，压控晶体振荡器的输入端与中央处理器连接，压控晶体振荡器的输出端与微波产生模块连接，微波产生模块的输出端与第一隔离器连接，第一隔离器的输出端与谐振腔连接，谐振腔的输出端与第二隔离器连接，第二隔离器的输出端与晶体检波器连接，晶体检波器的输出端与电流表连接，电流表的输出端与中央处理器连接，中央处理器的输出端与计算模块连接；本申请综合考虑到实际工作环境温度的影响，全面准确地评判谐振腔的品质。

技术研发人员：雷海东,涂娟
受保护的技术使用者：江汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19