一种测量微波谐振腔品质因数的改进方法
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针对此问题，有人提出修正标量反射系数法Ｈ ｏ。 该方法是利用校准过的网络分析仪扫频测量谐振点附 近的Ｉ，（力Ｉ曲线，根据实测曲线选取受外电路系统 影响较小的ｌ厂（厂）Ｉ来对Ｑ值进行测量。但对于 △Ｉ Ｆ ｌ（Ａｆ厂Ｉ＝Ｉ厂（力Ｉ—Ｉ Ｌ １）的选取，若太大， 外电路的影响会造成测量结果误差较大；若太小，网络 分析仪的量化误差以及噪声等因素也会影响测量精 度。
万方数据
图５谐振腔在，＝９．３５４３ ＧＨｚ附近对应的谐振曲线
对上述Ｉ厂（力ｌ曲线，通过扫频的方法算得△｝厂Ｉ （ｄＢ）从０（ｄＢ）到Ｉｎ Ｉ（ｄＢ）所对应的Ⅳ，最后推算出 其无载品质因数曲线如图６所示。
从图６中可以看出，△ｌ厂ｌ（ｄＢ）在０．８～１．６区间 内Ｑ值比较稳定，选取此区间为可信区间，并对这段 曲线进行放大如图７所示。为了减小离散误差造成的
—３３１．
ｉｎ廿 ［５］ Ｃｉｍａ Ｄ．Ｕｓｉｎｇ ｌｉｔｈｉｕｍ ｔａｎｔａｌａｔｅ ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ｂｏｔｉｅｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｚ］．Ｅｈｅｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．，１９９４－１０．
［６］ 王三红，吴小清，姚熹．复合热释电薄膜红外探测器的制 备和性能测试［Ｊ］．西安交通大学学报，２００１，３５（２）：１４６
·２６· ，（厂）ｌ
１
ｒ９０１
Ｉ厂０Ｉ
《测控技术））２００９年第２８卷第６期
在谐振点附近很小的一个区域内，Ｑ０出现了奇异 现象，这是由于靠近谐振点处Ⅳ比较小，计算Ｑ值时 离散误差对结果影响较大；中间部分，Ｑ值变化平缓， 这是由于电路产生了并联谐振，阻抗较大，这样耦合电 路的参数可以忽略，所计算得到的结果均接近真实值； 再远一些，Ｑ值突然下降，这是由于Ⅳ的选取已经不 在谐振曲线之内，据此计算得到的Ｑ值已经无意义。 据此可以找到一段测量Ｑ。的可信数据区间ｌ几ｌ （ｄＢ）／３～２１厂０ ｌ（ｄＢ）／３，在此区间内Ｑ０的计算结果 稳定、可靠。最后，对可信区间内测得的Ｑ０值采用拟 合平均的方法，以消除离散误差的影响，得到一个稳定 可靠的Ｑ０值。
一种测量微波谐振腔品质因数的改进方法
·２７·
影响，采ＪＨ平均的方法得到此谐振腔在／＝９．３５４３ ＧＨｚ 处可靠的无载品质因数Ｑｏ＝２０７３０。
图６△Ｉ厂Ｉ（ｄＢ）从ｏ（ｄＢ）到Ｉ厂０ Ｉ（ｄＢ） 所对应的无载品质因数曲线
２０９００
２０８００
西２０７００
２０６００
２０５００
０．８
１．０
１．２
１．４
测量系统［Ｊ］．字航材料工艺，２００６，３６（６）：６１—６４． 口
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［３］ Ｆａｎｇ Ｊ ｓ，Ｈａｏ Ｑ，ｅｔ ａ１．Ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｂｉｏｍｅｔｒｉｃ ｓｙｓｔｅｍ
ｆｏｒ ｒｅａｌ—－ｔｉｍｅ ｗａｌｋｅｒ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｂｙ ｕｓｅ ｏｆ ａ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉ·－
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｎａｍｅｄ ｓｃａｌａｒ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｒｅ－
ｌ厂∽Ｉ ｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｖｅｒａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ
［８］徐克宝，高洁，鞠晓君，等．具有抗环境热源干扰的热释电 探测器的应用研究［Ｊ］．传感技术学报，２００６，１９（３）：７５８
—７６２．
［９］ 沈廷根，孙存兰．热释电红外新器件的工作原理及其应用
［Ｊ］．世界电子元器件，２００１，（１０）．
一
万方数据
一种测量微波谐振腔品质因数的改进方法
作者：
作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆａｃｔｏｒ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
ＬＩＵ Ｍｅｎｇ—ｍｅｎｇ，ＷＥＩ Ｇａｏ，ＣＨＥＮＧ Ｑｕａｎ—ｍｉｎｇ，ＱＩＡＯ Ｑｉａｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
ｈｏｏｄ埘ｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ（ＭＬＰＣＥ）ｍｅｔｈｏｄ．
［Ｊ］．Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，２００７，１５（６）：３２７１—３２８４． ［４］Ｌａｋｕｔａ Ｎ，Ｙｏｋｏｙａｍａ Ｓ ａｎｄ Ｎａｋａｍｕｒａ Ｍ．Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｄｉ．
ａｔｉｖｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｕｓｉｎｇ ａ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｈｕｍａｎ ｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００１，４８（３）：３２４
谐振点附近的『厂（力Ｉ曲线，采用扫频的方法得到每 一点的Ⅳ，进而得到其Ｑ值曲线。选取Ｑ值比较稳定 的一段可信数据区间，并对Ｑ值进行平均，得到一个 准确可靠的Ｑ值。
３ 结束语
根据微波谐振腔在谐振点附近的Ｉ，（．力Ｉ曲线， 采用扫频的方法得到其△ｌ厂ｌ（ｄＢ）从ｏ（ｄＢ）到Ｉｎ （ｄＢ）对应的Ⅳ，进而推算得到其无载品质因数曲线。 最后，选取受误差影响较小的一段数据，采用拟合平均 的方法得到准确可靠的无载品质因数。通过实验，证 明这种方法很好地解决了由于外电路的耦合给传统方 法带来的测量误差，并对自由选点测量Ｑ值法在选点 方面有一定的参考作用。 参考文献：
刘萌萌， 韦高， 程泉明， 乔倩， LIU Meng-meng， WEI Gao， CHENG Quan-ming， QIAO Qian 西北工业大学,电子信息学院,陕西,西安,710072
测控技术 MEASUREMENT & CONTROL TECHNOLOGY 2009，28(6) 0次
参考文献(4条)
１．６
△Ｉ厂Ｉ／ｄＢ
图７ Ｑ。在可信区问内放大后的曲线 对此谐振腔在其一系列的谐振频率点上采用标量 反射系数平均法和传统方法测得的Ｑ值进行对比，其 对比曲线如图８所示。
２８０００
２４０００
２０Ｄ０１０
８．００ＥⅧ９
１．００Ｅ＋０１０
ｆ／Ｈｚ
１．２０Ｅ＋０１０
图８标量反射系数平均法（Ｑ。）与 传统方法（Ｑ，）测量结果对比曲线 由对比曲线可以看出，标量反射系数平均法与传 统的标量反射系数法在各个谐振点上测得的Ｑ值都 非常接近，说明标量反射系数平均法是正确、可靠的。 本研究采用的标量反射系数平均法，根据实测的
品质因数就可以表示为Ｑ。＝ｆ０／甑其中，ｖ＝＾－Ａ
∽＞．丘）即腔体吸收的半功率带宽。进而就得到无载
收稿日期：２００８一１１一１９ 作者简介：刘萌萌（１９８３一），男，陕西商洛人，在读硕士研究生， 主要研究方向为微波测量、电磁计算；韦高（１９６３一），男，山东 单县人，教授，主要从事微波测量、雷达系统方面的研究；程泉 明（１９８２一），男，山东潍坊人，在读硕士研究生，主要研究方向 为微波测量；乔倩（１９８４一），女，陕西宝鸡人，在读硕士研究生， 主要研究方向为目标散射特性计算。
ｓｉｎｇ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｄａｔａ ｗｉｔｈ ｌｅａｓｔ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ，ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｂｙ ｆｉｔｔｉｎｇ ａｖｅｒａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｏｂ－ ｍｉｎｅｄ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｌｌ ｒｅｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ
图２微波谐振器等效电路
根据理论模型，选取Ｒ。＝６５００ ｎ、Ｃｏ＝０．１５９１５ ｎＦ、Ｌｏ＝０．１５９１５ ｎＨ，贝０ Ｑｏ＝６５００，ｆｏ＝１ ＧＨｚ。
根据理论模型，通过计算得到谐振点附近的 ｝厂（力Ｉ曲线如图３所示，得到每一个△Ｉ厂１点的带 宽Ⅳ，推算得到对应的Ｑ值，进而得出其Ｑ值曲线如 图４所示。
图４谐振腔的理论Ｑ值曲线
２实例分析
为了对上述方法从实际上予以证明，对一种８— １２ ＧＨｚ圆柱形封闭谐振腔‘４１采用了上述方法进行了 实测，得到其一系列谐振点处的无载品质因数。例如 在厂＝９．３５４３ ＧＨｚ处，采用矢量网络分析仪测量得到 其Ｉ厂（力Ｉ曲线如图５所示。
鲁 ≥ Ｓ 蔓
图３谐振腔的理论Ｉｎ∽Ｉ曲线
［１］赵春晖，杨莘元．微波测量与实验教程［Ｍ］．哈尔滨：哈尔 滨工程大学出版社，２０００．
［２］Ｐｏｚａｒ Ｄ Ｗ．微波工程［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００６． ［３］ 张磊，韦高，冯萍丽．一种测量微波高Ｑ谐振腔品质因数
的新方法［Ｊ］．测控技术，２００６，２５（１２）：２０—２１． ［４］李巍，韦高，杨金孝．ｘ波段低损耗材料复介电常数自动
一种测量微波谐振腔品质因数的改进方法
·２５·
一种测量微波谐振腔品质因数的改进方法
刘萌萌，韦高，程泉明，乔倩
（西北工业大学电子信息学院，陕西西安７１００７２）
摘要：提出了一种测量谐振腔ｐ值的改进方法，即标量反射系数平均法。该方法根据微波谐振腔在谐 振点附近的Ｉ厂（．，）Ｉ曲线，采用扫频的方法得到其△ｌ厂Ｉ（ｄＢ）从０（ｄＢ）到ｆ几ｌ（ｄＢ）对应的Ⅳ，进而 推算得到其对应的Ｑ值曲线。选取其中一段受误差影响较小的Ｑ值曲线，采用拟合平均的方法得到其 准确可靠的无载品质因数。此方法很好地解决了由于外电路的耦合给传统方法带来的测量误差的问 题，并对自由选点测量Ｑ值法在选点方面有一定的参考价值。 关键词：品质因数；谐振腔；曲线拟合；微波测量 中图分类号：ＴＭ９３０ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—８８２９（２００９）０６—００２５—０３
在现代通信和雷达等微波应用领域中，谐振腔是 一种常用的微波器件，也是许多微波测量系统的重要 组成部分。品质因数是表征谐振腔电磁特性的一个基 本参量，因此对谐振腔品质因数的准确测量非常重要。
传统的反射系数法…是利用扫频法测量单口网 络的反射参量，待测谐振腔作为单口网络接在矢量网 络分析仪的测量端口，在其谐振频率．厶附近测出反射 系数的模ｌ厂ｌ随频率／变化的曲线ｌ ｒ（ｆ）ｌ。其有载
—１４８．
［７］ Ｆａｎｇ Ｊ Ｓ，Ｈａｏ Ｑ，ｅｔ ａ１．Ｐａｔｈ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｈｕｍａｎ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｕｓｉｎｇ ａ ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ ｆｒｅｓｎｅｌ ｌｅｎｓ ａｒｒａｙｓ
［Ｊ］．Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，２００６，１４（２）：６０９—６２４．
万方数据
品质因数：Ｑ。＝（１＋卢）Ｑ。［２１。其中，卢是腔体与外电 路的耦合度。
此测量方法原理简单，但由于外电路与腔体耦合 的存在，而且耦合系统的幅频特性曲线并不平坦，实测 的谐振曲线与理想的谐振曲线相比有很大的变形，使 得在真正测量其半功率点频宽时会出现很大的误差。
典型的谐振曲线如图ｌ所示，ａ为理想的谐振曲 线，ｂ为实测的谐振曲线，所求得的半功率点ｌ厂∽）ｌ 和Ｉ，∽）ｌ由理想曲线上的Ａ点和曰点变成实际曲 线上的Ｃ点和Ｄ点，这样就会导致较大的测量误差。
ｃｉｒｃｕｉｔ，ａｎｄ ｈａｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｔｏ ｈｏｗ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｂｙ ｒａｎｄｏｍ ｓａｍｐｌｉｎｇ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ；ｃａｖｉｔｙ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ；ｃｕｒｖｅ ｆｉｔｔｉｎｇ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
1.赵春晖.杨莘元 微波测量与实验教程 2000 2.Pozar D W 微波工程 2006
ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
ａｔ ｒｅｓｏｎａｔｅｄ ｐｏｉｎｔ，ａｎｄ ａｄｏｐｔｓ ｓｗｅｅｐ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｄ ｗｉｔｈ△Ｉ厂Ｉ（ｄＢ）
源自文库
ｆｒｏｍ ０（ｄＢ）ｔｏ Ｆ０ ｌ（ｄＢ）ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｃｈｏｏ－
万方数据
图５谐振腔在，＝９．３５４３ ＧＨｚ附近对应的谐振曲线
对上述Ｉ厂（力ｌ曲线，通过扫频的方法算得△｝厂Ｉ （ｄＢ）从０（ｄＢ）到Ｉｎ Ｉ（ｄＢ）所对应的Ⅳ，最后推算出 其无载品质因数曲线如图６所示。
从图６中可以看出，△ｌ厂ｌ（ｄＢ）在０．８～１．６区间 内Ｑ值比较稳定，选取此区间为可信区间，并对这段 曲线进行放大如图７所示。为了减小离散误差造成的
—３３１．
ｉｎ廿 ［５］ Ｃｉｍａ Ｄ．Ｕｓｉｎｇ ｌｉｔｈｉｕｍ ｔａｎｔａｌａｔｅ ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ｂｏｔｉｅｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｚ］．Ｅｈｅｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．，１９９４－１０．
［６］ 王三红，吴小清，姚熹．复合热释电薄膜红外探测器的制 备和性能测试［Ｊ］．西安交通大学学报，２００１，３５（２）：１４６
·２６· ，（厂）ｌ
１
ｒ９０１
Ｉ厂０Ｉ
《测控技术））２００９年第２８卷第６期
在谐振点附近很小的一个区域内，Ｑ０出现了奇异 现象，这是由于靠近谐振点处Ⅳ比较小，计算Ｑ值时 离散误差对结果影响较大；中间部分，Ｑ值变化平缓， 这是由于电路产生了并联谐振，阻抗较大，这样耦合电 路的参数可以忽略，所计算得到的结果均接近真实值； 再远一些，Ｑ值突然下降，这是由于Ⅳ的选取已经不 在谐振曲线之内，据此计算得到的Ｑ值已经无意义。 据此可以找到一段测量Ｑ。的可信数据区间ｌ几ｌ （ｄＢ）／３～２１厂０ ｌ（ｄＢ）／３，在此区间内Ｑ０的计算结果 稳定、可靠。最后，对可信区间内测得的Ｑ０值采用拟 合平均的方法，以消除离散误差的影响，得到一个稳定 可靠的Ｑ０值。
一种测量微波谐振腔品质因数的改进方法
·２７·
影响，采ＪＨ平均的方法得到此谐振腔在／＝９．３５４３ ＧＨｚ 处可靠的无载品质因数Ｑｏ＝２０７３０。
图６△Ｉ厂Ｉ（ｄＢ）从ｏ（ｄＢ）到Ｉ厂０ Ｉ（ｄＢ） 所对应的无载品质因数曲线
２０９００
２０８００
西２０７００
２０６００
２０５００
０．８
１．０
１．２
１．４
测量系统［Ｊ］．字航材料工艺，２００６，３６（６）：６１—６４． 口
（上接第２ｌ页）
［３］ Ｆａｎｇ Ｊ ｓ，Ｈａｏ Ｑ，ｅｔ ａ１．Ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｂｉｏｍｅｔｒｉｃ ｓｙｓｔｅｍ
ｆｏｒ ｒｅａｌ—－ｔｉｍｅ ｗａｌｋｅｒ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｂｙ ｕｓｅ ｏｆ ａ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉ·－
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｎａｍｅｄ ｓｃａｌａｒ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｒｅ－
ｌ厂∽Ｉ ｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｖｅｒａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ
［８］徐克宝，高洁，鞠晓君，等．具有抗环境热源干扰的热释电 探测器的应用研究［Ｊ］．传感技术学报，２００６，１９（３）：７５８
—７６２．
［９］ 沈廷根，孙存兰．热释电红外新器件的工作原理及其应用
［Ｊ］．世界电子元器件，２００１，（１０）．
一
万方数据
一种测量微波谐振腔品质因数的改进方法
作者：
作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆａｃｔｏｒ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
ＬＩＵ Ｍｅｎｇ—ｍｅｎｇ，ＷＥＩ Ｇａｏ，ＣＨＥＮＧ Ｑｕａｎ—ｍｉｎｇ，ＱＩＡＯ Ｑｉａｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
ｈｏｏｄ埘ｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ（ＭＬＰＣＥ）ｍｅｔｈｏｄ．
［Ｊ］．Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，２００７，１５（６）：３２７１—３２８４． ［４］Ｌａｋｕｔａ Ｎ，Ｙｏｋｏｙａｍａ Ｓ ａｎｄ Ｎａｋａｍｕｒａ Ｍ．Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｄｉ．
ａｔｉｖｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｕｓｉｎｇ ａ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｈｕｍａｎ ｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００１，４８（３）：３２４
谐振点附近的『厂（力Ｉ曲线，采用扫频的方法得到每 一点的Ⅳ，进而得到其Ｑ值曲线。选取Ｑ值比较稳定 的一段可信数据区间，并对Ｑ值进行平均，得到一个 准确可靠的Ｑ值。
３ 结束语
根据微波谐振腔在谐振点附近的Ｉ，（．力Ｉ曲线， 采用扫频的方法得到其△ｌ厂ｌ（ｄＢ）从ｏ（ｄＢ）到Ｉｎ （ｄＢ）对应的Ⅳ，进而推算得到其无载品质因数曲线。 最后，选取受误差影响较小的一段数据，采用拟合平均 的方法得到准确可靠的无载品质因数。通过实验，证 明这种方法很好地解决了由于外电路的耦合给传统方 法带来的测量误差，并对自由选点测量Ｑ值法在选点 方面有一定的参考作用。 参考文献：
刘萌萌， 韦高， 程泉明， 乔倩， LIU Meng-meng， WEI Gao， CHENG Quan-ming， QIAO Qian 西北工业大学,电子信息学院,陕西,西安,710072
测控技术 MEASUREMENT & CONTROL TECHNOLOGY 2009，28(6) 0次
参考文献(4条)
１．６
△Ｉ厂Ｉ／ｄＢ
图７ Ｑ。在可信区问内放大后的曲线 对此谐振腔在其一系列的谐振频率点上采用标量 反射系数平均法和传统方法测得的Ｑ值进行对比，其 对比曲线如图８所示。
２８０００
２４０００
２０Ｄ０１０
８．００ＥⅧ９
１．００Ｅ＋０１０
ｆ／Ｈｚ
１．２０Ｅ＋０１０
图８标量反射系数平均法（Ｑ。）与 传统方法（Ｑ，）测量结果对比曲线 由对比曲线可以看出，标量反射系数平均法与传 统的标量反射系数法在各个谐振点上测得的Ｑ值都 非常接近，说明标量反射系数平均法是正确、可靠的。 本研究采用的标量反射系数平均法，根据实测的
品质因数就可以表示为Ｑ。＝ｆ０／甑其中，ｖ＝＾－Ａ
∽＞．丘）即腔体吸收的半功率带宽。进而就得到无载
收稿日期：２００８一１１一１９ 作者简介：刘萌萌（１９８３一），男，陕西商洛人，在读硕士研究生， 主要研究方向为微波测量、电磁计算；韦高（１９６３一），男，山东 单县人，教授，主要从事微波测量、雷达系统方面的研究；程泉 明（１９８２一），男，山东潍坊人，在读硕士研究生，主要研究方向 为微波测量；乔倩（１９８４一），女，陕西宝鸡人，在读硕士研究生， 主要研究方向为目标散射特性计算。
ｓｉｎｇ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｄａｔａ ｗｉｔｈ ｌｅａｓｔ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ，ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｂｙ ｆｉｔｔｉｎｇ ａｖｅｒａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｏｂ－ ｍｉｎｅｄ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｌｌ ｒｅｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ
图２微波谐振器等效电路
根据理论模型，选取Ｒ。＝６５００ ｎ、Ｃｏ＝０．１５９１５ ｎＦ、Ｌｏ＝０．１５９１５ ｎＨ，贝０ Ｑｏ＝６５００，ｆｏ＝１ ＧＨｚ。
根据理论模型，通过计算得到谐振点附近的 ｝厂（力Ｉ曲线如图３所示，得到每一个△Ｉ厂１点的带 宽Ⅳ，推算得到对应的Ｑ值，进而得出其Ｑ值曲线如 图４所示。
图４谐振腔的理论Ｑ值曲线
２实例分析
为了对上述方法从实际上予以证明，对一种８— １２ ＧＨｚ圆柱形封闭谐振腔‘４１采用了上述方法进行了 实测，得到其一系列谐振点处的无载品质因数。例如 在厂＝９．３５４３ ＧＨｚ处，采用矢量网络分析仪测量得到 其Ｉ厂（力Ｉ曲线如图５所示。
鲁 ≥ Ｓ 蔓
图３谐振腔的理论Ｉｎ∽Ｉ曲线
［１］赵春晖，杨莘元．微波测量与实验教程［Ｍ］．哈尔滨：哈尔 滨工程大学出版社，２０００．
［２］Ｐｏｚａｒ Ｄ Ｗ．微波工程［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００６． ［３］ 张磊，韦高，冯萍丽．一种测量微波高Ｑ谐振腔品质因数
的新方法［Ｊ］．测控技术，２００６，２５（１２）：２０—２１． ［４］李巍，韦高，杨金孝．ｘ波段低损耗材料复介电常数自动
一种测量微波谐振腔品质因数的改进方法
·２５·
一种测量微波谐振腔品质因数的改进方法
刘萌萌，韦高，程泉明，乔倩
（西北工业大学电子信息学院，陕西西安７１００７２）
摘要：提出了一种测量谐振腔ｐ值的改进方法，即标量反射系数平均法。该方法根据微波谐振腔在谐 振点附近的Ｉ厂（．，）Ｉ曲线，采用扫频的方法得到其△ｌ厂Ｉ（ｄＢ）从０（ｄＢ）到ｆ几ｌ（ｄＢ）对应的Ⅳ，进而 推算得到其对应的Ｑ值曲线。选取其中一段受误差影响较小的Ｑ值曲线，采用拟合平均的方法得到其 准确可靠的无载品质因数。此方法很好地解决了由于外电路的耦合给传统方法带来的测量误差的问 题，并对自由选点测量Ｑ值法在选点方面有一定的参考价值。 关键词：品质因数；谐振腔；曲线拟合；微波测量 中图分类号：ＴＭ９３０ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—８８２９（２００９）０６—００２５—０３
在现代通信和雷达等微波应用领域中，谐振腔是 一种常用的微波器件，也是许多微波测量系统的重要 组成部分。品质因数是表征谐振腔电磁特性的一个基 本参量，因此对谐振腔品质因数的准确测量非常重要。
传统的反射系数法…是利用扫频法测量单口网 络的反射参量，待测谐振腔作为单口网络接在矢量网 络分析仪的测量端口，在其谐振频率．厶附近测出反射 系数的模ｌ厂ｌ随频率／变化的曲线ｌ ｒ（ｆ）ｌ。其有载
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［７］ Ｆａｎｇ Ｊ Ｓ，Ｈａｏ Ｑ，ｅｔ ａ１．Ｐａｔｈ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｈｕｍａｎ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｕｓｉｎｇ ａ ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ ｆｒｅｓｎｅｌ ｌｅｎｓ ａｒｒａｙｓ
［Ｊ］．Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，２００６，１４（２）：６０９—６２４．
万方数据
品质因数：Ｑ。＝（１＋卢）Ｑ。［２１。其中，卢是腔体与外电 路的耦合度。
此测量方法原理简单，但由于外电路与腔体耦合 的存在，而且耦合系统的幅频特性曲线并不平坦，实测 的谐振曲线与理想的谐振曲线相比有很大的变形，使 得在真正测量其半功率点频宽时会出现很大的误差。
典型的谐振曲线如图ｌ所示，ａ为理想的谐振曲 线，ｂ为实测的谐振曲线，所求得的半功率点ｌ厂∽）ｌ 和Ｉ，∽）ｌ由理想曲线上的Ａ点和曰点变成实际曲 线上的Ｃ点和Ｄ点，这样就会导致较大的测量误差。
ｃｉｒｃｕｉｔ，ａｎｄ ｈａｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｔｏ ｈｏｗ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｂｙ ｒａｎｄｏｍ ｓａｍｐｌｉｎｇ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ；ｃａｖｉｔｙ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ；ｃｕｒｖｅ ｆｉｔｔｉｎｇ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
1.赵春晖.杨莘元 微波测量与实验教程 2000 2.Pozar D W 微波工程 2006
ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
ａｔ ｒｅｓｏｎａｔｅｄ ｐｏｉｎｔ，ａｎｄ ａｄｏｐｔｓ ｓｗｅｅｐ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｄ ｗｉｔｈ△Ｉ厂Ｉ（ｄＢ）
源自文库
ｆｒｏｍ ０（ｄＢ）ｔｏ Ｆ０ ｌ（ｄＢ）ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｃｈｏｏ－