電長度

在雷達(dá)對抗中，相位法干涉儀測 向技術(shù)是用于對雷達(dá)輻射源進(jìn)行精確測向的重要技術(shù)。在相位法干涉儀測向技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究了恒電長度單基線干 涉儀的測向原理，探討了恒電長度單基 線干涉儀在 天線設(shè)計中 所涉及的 工程問題，并提出了解決方法，最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證了恒電長度單基線干涉儀測向工程化的可行性。

電長度工程原理

在工程應(yīng)用中，要實(shí)現(xiàn)干涉儀測向系統(tǒng)基線長度與信號波長比值為常數(shù)，最容易想到的就是通過天線設(shè)計來實(shí)現(xiàn)。如果存在一種天線以任意的比例變換以后仍等于它原來的結(jié)構(gòu)，則它的電性能將與頻率無關(guān)，那么通過天線的布陣就可能實(shí)現(xiàn)上述設(shè)想。實(shí)際工程應(yīng)用中就存在這樣的天線，螺旋圓錐天線就是典型的非頻變天線。

圓錐螺旋天線具有如下3個重要的電特性：

(1)方向特性：

螺旋圓錐天線的輻射特性主要由周長約(0.8～1.3)λ的一組螺旋線決定，也就是說，如果要覆蓋寬帶頻率，各個頻點(diǎn)的輻射特性決定于各自頻率點(diǎn)波長相對應(yīng)的螺旋臂上(0.8～ 1.3)λ周長的螺旋線。

(2)相位中心：

圓錐螺旋天線的半徑b是個變數(shù)，所以在工作頻率一定時，滿足螺旋線1周長度略小于1個波長的位置在圓錐上是確定的?？梢哉J(rèn)為，圓錐螺旋天線的相位中心即位于此有效輻射區(qū)中的圓錐對稱軸上。工程中相位中心的實(shí)際位置與圓錐螺旋天線的相位中心所對應(yīng)的位置略有差異：

(3)工作帶寬：

圓錐螺旋天線的工作帶寬主要由其幾何參數(shù)決定。天線的上限工作頻率由圓錐小端半徑?jīng)Q定。

電長度工程設(shè)計

天線是實(shí)現(xiàn)恒電長度單基線干涉儀測向關(guān)鍵。天線設(shè)計對恒電長度單基線干涉儀測向的影響以及解決辦法。

1、天線工程制作的影響：

在天線的工程設(shè)計中，不可能完全保證工程設(shè)計同理論設(shè)計完全一致，在實(shí)際工程設(shè)計中必須疊加諸如由設(shè)計、選料、生產(chǎn)和制作等過程引起的偏差因素，綜合對選料、生產(chǎn)、工藝等方面的測算，這個最大偏差包含安裝角度偏差、孔位偏差、螺旋線相對于軸心的偏差等，這些都屬于機(jī)械的偏差，此外還有計算偏差 、線路不均勻 、饋電電流不平衡等引起的偏差，這些偏差造成天線設(shè)計的電性能偏移了理論設(shè)計值；同時，該制作偏差必然導(dǎo)致天線的一致性存在差異，這也將間接影響天線布陣的效果以及工程化指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2、天線互耦的影響：

在經(jīng)典天線理論中，陣列天線的輻射方向圖可表示為陣因子和單元因子的乘積，但實(shí)際上由于陣列單元之間存在互耦，位于陣列中不同區(qū)域的各單元所處環(huán)境是不同的，因而幾何尺寸相同的單元天線所形成的單元方向圖并不相同。但是在天線布陣形式確定的情況下，其方向圖卻是一定的，沿著這個思路將變化的方向圖按照理論值進(jìn)行修正，就可以達(dá)到無互耦時的效果。

校正方法需要綜合考慮陣元位置誤差(天線加工和布陣引起)和陣元間互耦效應(yīng)的影響，并將流形向量視為以陣元位置參數(shù)和陣元間互耦參數(shù)為參量而以入射角參數(shù)為變量的函數(shù)。最后，通過測得校正數(shù)據(jù)，并由其估計多個方位的流形向量，求取陣元位置參數(shù)和包含通道幅度相位參數(shù)與陣元間互耦參數(shù)的校正矩陣。 2100433B

從電長度的概念出發(fā)，主要介紹了使用網(wǎng)絡(luò)分析儀來實(shí)現(xiàn)電長度測量的三種方法，分別是頻域電延遲法、時域反射法和時域傳輸法；針對三種不同方法分別做了試驗(yàn)。

電長度概念

在傳輸線中常用一個稱為電長度的參數(shù)來衡量電纜的電氣性能。工廠生產(chǎn)電纜時，因?yàn)橹圃旃に嚨年P(guān)系，使得每一批電纜的電氣指標(biāo)都存在著差別，比如同是一段物理長度一樣的兩條電纜，對同一個高頻信號來說它反映的電性能就不一樣，因此就引入了一個電長度的概念。它反映了在一段單位物理長度內(nèi)，電纜對某一頻率信號所表現(xiàn)出來的特性。對于特性相同的電纜來說，當(dāng)它的物理長度相同時，它們的電長度也相同；當(dāng)它的特性不等時，電纜的物理長度相同而它們的電長度不相同，所以可以用電長度這個指標(biāo)來衡量電纜性能的一致性。

電長度具體定義為：傳輸線的機(jī)械長度 (或幾何長度 )與線上傳輸電磁波的波長比值。它是以波長 λ歸一化到傳輸線長度d/λ (其中d是傳輸線的機(jī)械長度 )。

電長度的另一種定義：對于傳輸媒介，電長度用它的物理長度 (即機(jī)械長度或幾何長度 )乘以電或電磁信號在媒介中的傳輸時間 (時間為a)與這一信號在自由空間中通過跟媒介物理長度一樣的距離時所需的時間 (時間為b)的比來表示，即

電長度 =物理長度 ×a/b

電長度測量方法

介紹三種用以實(shí)現(xiàn)電長度測試的方法。測試所用的儀器是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀8722ES，被測件選擇一段標(biāo)準(zhǔn)空氣線，其機(jī)械長度為289.28mm。

電長度測電長度

頻域電延遲法借助 8722ES矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀本身的ElectricalDelay功能可直接實(shí)現(xiàn)電長度的測試。早期的分析儀是機(jī)械式的線延長器，網(wǎng)絡(luò)分析儀則使用數(shù)字方法來實(shí)現(xiàn)這一功能。具體原理是模擬一段可變長度的無損傳輸線，可以通過增加或減少分析儀接收機(jī)的輸入來補(bǔ)償連接到分析儀上的電纜、SAW(表面聲波 )濾波器等被測件。

1)按下網(wǎng)絡(luò)分析儀的 Preset鍵，然后進(jìn)行測試設(shè)置。具體步驟為：①按下 Meas鍵選擇測試項(xiàng)目 為Trans：FWDS21 (B/R)；②設(shè)置中心頻率 Center和頻段 Span；③設(shè)置數(shù)據(jù)顯示方式 Format為 PHASE；④設(shè)置顯示刻度 ScaleRef為 AUTOSCALE。此外，還可以進(jìn)行其它設(shè)置，比如數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù)、平均和中頻帶寬。

2)用直通件代替被測件接入分析儀并對其進(jìn)行響應(yīng)校準(zhǔn)。

3)接入被測件，顯示的是線性變化的相位，它是由于被測件的電長度造成的，測試中可通過增加電長度 (電延遲 )進(jìn)行補(bǔ)償以測出這一變化的相位。

4)按 Marker鍵在中心頻率處放一標(biāo)記。

5)激活電延遲功能 ：ScaleRef※ELECTRICALDELAY，并轉(zhuǎn)動網(wǎng)絡(luò)分析儀前面板的旋鈕以增加電長度，直到屏幕顯示一條很平整的直線。此時屏幕上顯示的數(shù)值就是被測空氣線的電長度。

電長度時域反射法

介紹一下矢網(wǎng)的時域功能 (選件010)。通過時域選項(xiàng)可以測試器件的時域響應(yīng)。測試過程是：測試得到器件的 頻域響應(yīng)；依靠分 析儀內(nèi)部 的計算機(jī)，運(yùn)用傅立葉逆變換將頻域信息轉(zhuǎn)化為時域。 最終得到的結(jié)果是器件的時域響應(yīng)，它顯示了測得的參數(shù)值隨時間的變化，這些參數(shù)對應(yīng)頻域中的傳輸測量或反射測量，是頻域數(shù)據(jù)通過傅立葉變換技術(shù)轉(zhuǎn)換到時域中的時域數(shù)據(jù)，并以時間為橫軸顯示出來。在電長度中還可以顯示標(biāo)尺 (或在輸入相對傳播速度時在物理長度中顯示標(biāo)尺 )。

時域反射法正是利用了矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的時域功能來實(shí)現(xiàn)電長度的測試。具體步驟如下(將機(jī)械長度為 289.28mm的空氣線作為被測件 )：

1)設(shè)置 8722ES測試參數(shù)。首先按下 Meas鍵選擇測試項(xiàng)目為 Ref1：FWDS11 (A/R)；然后設(shè)置起始終止頻率分別為7.5GHz、12.5GHz。

2)對矢網(wǎng)進(jìn)行單端口校準(zhǔn)。

3)連接儀器與被測件，被測空氣線在末端開路 (或短路 )的情況下進(jìn)行測試。

4)為得到更好的測試曲線，設(shè)置顯示刻度 ScaleRef為 AUTOSCALE，這時得到的是被測件的頻域反射響應(yīng)。

5)將測試數(shù)據(jù)從頻域轉(zhuǎn)換到時域，打開轉(zhuǎn)換功能，操作如下：System※TRANSFORM MENU※BAND-PASS※TRANSFORM ON。

6)選擇時域特性顯示格式Format為 LIN MAG，并設(shè)置起始終止時間，Start為 -1ns，Stop為4ns。

電長度時域傳輸法

時域傳輸法也是利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的時域功能來實(shí)現(xiàn)電長度測試的。先在頻域測試得到被測件的頻域回波損耗數(shù)據(jù)，而后通過傅立葉變換將其轉(zhuǎn)換到時域，得到被測件的時域響應(yīng)。具體測試步驟如下：

1)設(shè)置8722ES測試參數(shù)。首先按下Meas鍵選擇測試項(xiàng)目為Trans：FWDS21 (B/R)，然后設(shè)置起始終止頻率分別為7.5GHz和 12.5 GHz，設(shè)置顯示刻度ScaleRef為 AUTOSCALE。

2)連接儀器與被測件并將被測件換作直通件，對矢網(wǎng)進(jìn)行響應(yīng) (Response)校準(zhǔn)。

3)為得到更好的測試曲線，設(shè)置顯示刻度 ScaleRef為 AUTOSCALE，這時得到的是被測件的頻域傳輸響應(yīng)。

4)將測試數(shù)據(jù)從頻域轉(zhuǎn)換到時域，打開轉(zhuǎn)換功能并設(shè)置掃描時間。 操作如下：System※TRANSFORMMENU※BANDPASS※TRANSFORM ON；Start設(shè)為 -1ns， Stop設(shè)為 4ns。

5)在被測件的時間或長度上觀察時域特性。選取主通道的峰值響應(yīng)， 按下MarkerSearch鍵，選 擇SEARCH：MAX，此時峰值對應(yīng)的距離就是所求得電長度的值。

電弧長度是指鎢極末端到工件之間的距離。 焊接電弧過長，焊縫容易產(chǎn)生未焊透或氧化，焊縫增寬，熔深減小，所以應(yīng)盡量保持短弧焊接。

中文名稱

電弧長度

英文名稱

arc length

定　　義

電弧中心線的長度。

應(yīng)用學(xué)科

電力（一級學(xué)科），變電（二級學(xué)科）

電刷線的制造長度不能小于25m。

輸電線路長度是電力遠(yuǎn)程輸送的線路長度。設(shè)計長度為桿塔之間水平地理距離之和，實(shí)際長度還應(yīng)考慮勘探誤差、弧垂誤差、環(huán)境溫度誤差、負(fù)荷電流等諸多因素影響。