[发明专利]高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度测量方法

权利要求书

1.高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度测量方法，其特征在于，先在耦合孔处发生全反射的情况下测量定向耦合器的反射功率和前向功率，并计算从功率计位置至耦合孔处功率的衰减系数；然后在耦合孔处反射功率最小的情况下测量定向耦合器的前向功率和反射功率，并采集高频腔的场幅衰减曲线和相位角衰减曲线，计算出高频腔入口反射系数的幅度值；最后计算高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度；

耦合度测量方法的具体过程包括以下步骤：

S1：调节高频腔上的可动调谐器，使功率在耦合孔处发生全反射，此时通过功率计测量定向耦合器的前向功率P_f和反射功率P_r，假设从功率计位置至耦合孔处功率的衰减系数为α，则存在公式(1)的关系，

P_r＝P_f(1-α)² (1)

即通过公式(2)计算出衰减系数为α；

S2：假设功率源频率为f₀，调节高频腔上的可动调谐器，使功率在耦合孔处的反射功率达到最小，此时通过功率计测量定向耦合器的前向功率P_f’和反射功率P_r’；

通过耦合环采集高频腔的场幅衰减曲线和相位角衰减曲线，从而得到高频腔的场幅信号和相位角信号，在时间点t1采集到的场幅信号为A1、相位角信号为θ1，在时间点t2采集到的场幅信号为A2、相位角信号为θ2；

然后利用两个时间点之间的场幅信号，通过公式(3)计算高频腔的有载品质因子Q_L；利用两个时间点之间的相位角信号，通过公式(4)计算高频腔的频率偏移量δf’，

S3：通过公式(5)计算δ(ω)，δ(ω)表示两倍的高频腔实际谐振频率与理想谐振频率差值δf与理想频率f₀的比值，

公式(5)中，ω为高频腔实际谐振频率对应的角频率，可通过公式ω＝2π(f₀+δf)计算获得，ω₀为高频腔理想谐振频率对应的角频率；

然后通过公式(6)计算高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度β，

公式(6)中，|Γ(ω)|表示高频腔入口反射系数的幅度值，i为虚数单位。

2.根据权利要求1所述高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度测量方法，其特征在于，所述功率计包括分别安装于定向耦合器上的测前向功率计和测反射功率计，定向耦合器的前向功率由测前向功率计测量得到，定向耦合器的反射功率由测反射功率计测量得到。

3.根据权利要求1所述高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度测量方法，其特征在于，所述耦合孔开设于功率耦合器上的通孔，通过耦合孔实现功率耦合器与高频腔之间的功率传输。

4.根据权利要求1所述高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度测量方法，其特征在于，所述可动调谐器是让高频腔局部产生体积改变而实现改变腔体谐振频率的器件。

5.根据权利要求1所述高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度测量方法，其特征在于，所述步骤S1中，功率在耦合孔处发生全反射时，高频腔的谐振频率与功率源的频率之差δf远小于功率源的频率f₀，即δff₀；

所述步骤S2中，功率在耦合孔处的反射功率达到最小时，高频腔的谐振频率与功率源的频率发生谐振；

所述步骤S2中，高频腔的频率偏移量δf’是高频腔的实际谐振频率与理想谐振频率之差。

6.根据权利要求1所述高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度测量方法，其特征在于，用于实现耦合度测量方法的装置包括依次连接的功率源、环形器、定向耦合器、功率耦合器和高频腔，其中，功率源与环形器之间、环形器与定向耦合器之间以及定向耦合器与功率耦合器之间均通过波导传输线进行连接；环形器上还设有吸收负载，高频腔还设有耦合环，定向耦合器上还设有测反射功率计和测前向功率计。