【微波仪器使用及维护注意事项】 微波仪器

　　【摘 要】因为微波仪器价格比较高，使用单位一般都不会配置多台功能相同的仪器，如果损坏仪器不但要承担昂贵的维修费，而且还影响到单位的正常生产或研究，其间经济损失无法估计，所以了解微波仪器正确的使用和维护知识是非常必要的。
　　【关键字】微波仪器；使用；维护
　　1 微波信号的介绍
　　微波信号一般指频率从30MHz到300GHz的电磁波，因为在微波波段，波长和电路尺寸可比拟或更少，这时不能忽视电磁场的空间分布，电压、电流已经失去了确切的意义。微波段信号在研究方法不像低频信号那样研究电路中的电压和电流，而是研究电路中的电磁场。以功率、驻波等作为测量参量。所以微波仪器在日常使用及维护中跟低频仪器有相同的地方也有它独特的地方。介绍如下：
　　2 使用及维护注意事项
　　2.1 了解仪器的技术指标
　　仪器只有在合适的测量范围和量程才能保证测量准确可靠。因此，只有在了解该仪器的技术指标后，才能合理的使用仪器，并使测量结果正确有效。例如有一功率探头测量频率范围为10MHz～18GHz，功率量程为-70dBm～20dBm，它就不能测量频率低于10MHz的信号；测量的功率不能大于20dBm。
　　2.2 熟悉仪器的使用方法和操作规范
　　进行测量时，如违反仪器使用方法和操作规范，不但得不到正确的测量结果，还可能使被测电路的元件和测量仪器损坏。例如：在测量的过程中手动将频谱仪的最小衰减器关掉以便更好的测量微波小信号，但测试完成后并没有回复原设置，那么下一次测试时会因为失去了作为保护电路的最小误减器而变的非常危险。
　　2.3 保证仪器接地良好
　　良好的接地可以防止静电的聚集，从而避免仪器损坏。良好的接地包括以下几方面：使用良好的标准三芯交流电源线，一般仪器会附带；检查交流电源的质量和极性，一般情况下仪器使用的电压为100V、120V、220V，误差±10%，或者240V，误差+5%～-10%；接地电阻应该小于1Ω；零线和地线之间的压差小于1 V。
　　2.4 共地
　　微波仪器有一接地端，是跟仪器的外壳相连，这个端点通常用“┴”表示。当由多台仪器完成测试系统时，将“┴”端都连在一起，即共地。共地可避免杂散电磁场的干扰，提高测量稳定性，减少测量不确定度。但如果系统内仪器没有共地，而仪器的接地又不良，仪器间可能存在很大的电压差，后果轻则使信号短路，重则会烧毁被测电路的元器件或者测量仪器。这里要说明的是，如果仪器接地不好而又一定要进行测试，那么一定要将仪器共地，共地会将不良接地对仪器和操作人员的损伤降到最少。
　　2.5 阻抗
　　微波仪器的阻抗典型值是50Ω和75Ω为主。要注意的是两种阻抗的仪器并不兼容，在测试的时候一定要注意阻抗的匹配，在仪器的面板会有明确的标示，绝对不能错误选用。如果将两种不同阻抗的仪器相连，后果不仅仅是测量结果不可靠，而且仪器的接口会损坏。在一些特殊的情况下50Ω的仪器要和75Ω的仪器相连，接口之间可以加接一个50Ω-75Ω转换器。
　　2.6 贮存和使用环境
　　仪器手册对使用环境一般都有要求，使用时要确保满足温湿度的要求。对于有通风设备的仪器，要检查内部风扇是否正常，若不正常应立即关掉电源防止温度过高烧毁仪器。对一些长时间没有通电的仪器开机前要注意检查，看仪器内是否积灰尘，有积尘在一些潮湿的天气很容易形成短路而损坏仪器电路。如果仪器从温度低的环境移到温度高的地方，仪器外壳和内部都容易生成小水滴，这种情况下需要等水滴蒸发掉，仪器内部恢复干燥的环境才能开机要不然那些小水滴很容易造成仪器烧毁。
　　2.7 注意静电防护
　　静电的电压是很大的，一般都以千伏为单位，静电会损坏电子元件，特别是微波器件对静电非常敏感。可能的话，要在防静电工作区工作；把产生静电的材料远离元件一米以上；把电缆连接到仪器之前，短路内外导体；穿防静电服，防静电手腕。为防止静电，仪器在不用时，把静电保护帽安装到所有射频接头上。如果在操作仪器时没有防静电措施，可以先手摸机壳，把静电放掉以后再操作，在操作仪器的过程中尽量减少身体移动或摩擦等有可能产生静电的动作。
　　2.8 防过载
　　频谱分析仪、功率计等微波仪器技术指标里有最大输入功率的指标，代表测试的信号强度不能超过该值。这就需要测试的工程师先估计信号的强度，防止出现过载烧毁仪器。在测试一些有源器件（例如功率放大器）时一定要估算输出的功率。如果估计信号比较强那么在测试仪器加入一个前端衰减器会是一个好的选择。
　　2.9 防反射
　　反射在微波领域是一个大课题，其中雷达探测就是利用微波信号反射原理设计的。但在一般测试中，反射是要尽量减小的。输出端开路、短路和不匹配都会引起反射，反射的存在不仅仅会增大测量结果的不确定度，严重的还可能损坏仪器。在测试系统中增加衰减器或隔离器是减小反射的有效方法。
　　2.10 保护射频接口
　　不要弯曲或撞击接到仪表上的被测件，否则会增加对仪表端口的负载，造成仪表的损坏；要让接到仪表端口上的器件有适当的支撑；在连接时最好使用力矩扳手和力矩测量工具。
　　2.11 正确使用以保护射频电缆和接头
　　精密级的电缆和接头都是非常贵的配件，一条半米长电缆可能超过一万元人民币，所以一定要注意保护。不要弯折电缆，用力弯折电缆会立即造成电缆损坏；尽可能减少连接次数以减少磨损；连接前检查连接器，不要有灰尘，硬伤等，一个坏连接器能够马上损坏一个好连接器；辨别清楚千万不要混用50Ω和75Ω连接器和电缆； 器件连接时，要转动外螺套，不能转动内螺套，否则会影响测量效果的同时可能会损坏接口内芯；及时清洁连接器以保证良好的电气性能和避免损坏。
　　3 结束语
　　微波仪器要比一般的电工测量仪器要精密、敏感和贵重，特别是进口的精密微波仪器维修一次一般不低于万元，使用及维护都要非常注意。以上是一些平常的工作经验和仪器手册提到需要注意的地方，如有讲述的不对和不够的地方，欢迎指出和补充。
　　参考文献
　　[1]赫崇骏 韩永宁 袁乃昌 何建国编著《微波电路》 长沙 国防科技大学出版社
　　[2]如何预防信号源损坏，Agilent 公司
　　作者简介：
　　莫国福，广东省计量科学研究院无线电声学室副主任，工程师，从事无线电计量专业7年。