[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

说明书

本发明公开一种高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度测量方法，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。本发明可实现在高功率下实时测量和计算功率耦合器与高频腔之间的耦合度，便于用户监测耦合度的变化，也便于后续评估高频腔长时间运行后耦合度的偏移量等参数。

技术领域

本发明涉及高频腔耦合度测量技术领域，特别涉及一种高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度测量方法。

背景技术

一般情况下，功率耦合器与高频腔的耦合度在低功率下可直接测得，但是考虑到高功率下，高频腔的腔体和功率耦合器会发热导致局部变形，可能会引起两者之间耦合度产生变化；同时，高频腔运行一段时间后，耦合口处的打火也可能造成耦合度发生变化。

目前，在本领域内并无在高功率下直接测量功率耦合器与高频腔之间耦合度的相关技术公开，传统的做法是：在高频腔运行一段时间后，拆除附属设备后在低功率的情况下进行耦合度测量，该测量方式虽然简单，但是其测量结果并不准确，因为低功率下高频腔腔体与功率耦合器的状态与运行时不同，同时，测量过程会对高频腔的真空度造成破坏，附属设备的拆除和真空度的破坏不仅会造成测量效率低下的问题，还会带来重新恢复难以到位、影响高频腔后续正常使用的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度测量方法，该方法可实现在高功率下实时测量和计算功率耦合器与高频腔之间的耦合度，便于用户监测耦合度的变化，也便于后续评估高频腔长时间运行后耦合度的偏移量等参数。

本发明的技术方案为：一种高功率下功率耦合器与高频腔之间的耦合度测量方法，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。

上述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，