JPS6118459Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、ミリ波等の電波電力の測定におい
て、広帯域にわたり測定精度の向上をはかること
ができるカロリーメータ方式高周波電力検出器用
熱負荷に関するものである。

第１図はこの考案の周波数150GHz帯における
一実施例を示す。

第１図において、１１は温度基準ハウジング
（外囲器）で、ＡあるいはCuのような高熱伝導
率材料でできていて、カロリーメータの下記１
３，１４（１５，１６，１７からなる），１８，
１９の各部を収容する。

２１は内部接続フランジで、NiあるいはCr等
の低熱伝導率材料で作られた断熱導波管部１３と
温度基準ハウジング１１を熱的に接続する。そし
てこの内部接続フランジ２１はCu，Ag等の電鋳
可能な高熱伝導率材料でできている。入力導波管
部１２もまたNiあるいはCr等の低熱伝導率材料
でできていて、Cu，Ag等の電鋳可能な高熱伝導
率材料でできた外部接続フランジ２２によつて外
部ジヤケツト２３に熱的に接続されている。１４
は熱負荷、２４は支柱で、温度基準ハウジング１
１を支持する。２５はミリ波信号源との接続フラ
ンジ、２６は発泡スチロールの断熱材である。

第１図における熱負荷１４の詳細を第２図に示
す。電力吸収体１６は熱負荷１４の温度分布を一
様にするため、高熱伝導率のCu，Ag等で作られ
た熱負荷導波管部１５の延長された部分の中空内
に設けられていて、入射したミリ波電力を広帯域
（例えば、使用導波管の全帯域）にわたつて反射
なく吸収するようにテーパ状に形成されている。
補助ヒータ１７は熱負荷導波管部１５の延長され
た部分の外面に、中空内の電力吸収体１６を覆う
ように、かつ導波管軸方向に複数に分割されて設
けられていて、熱負荷１４全体を加熱する。１８
は熱電変換素子を用いた冷却器で、熱負荷導波管
部１５のフランジ部分と温度基準ハウジング１１
の基部との間に設けられていて、熱負荷１４を冷
却する。１９は熱電変換素子を用いた温度差検出
器１９で、冷却器１８と熱的に同等の位置、すな
わち、熱負荷導波管部１５のフランジ部分と温度
基準ハウジング１１の基部との間にあつて、両者
間の温度差を検出する。

電力吸収体１６の導波管軸に沿つた発熱分布
は、入射したミリ波信号の波長によつて変化す
る。

電力吸収体１６の一例として最もよく用いられ
る第３図に示すような導波管内に電界と平行に挿
入された抵抗膜（斜線を施した部分）がある。こ
の場合の電波の減衰量は公知のようで次式で与え
られる。

ここに、 Ａ：減衰量 ｗ：抵抗膜の幅 ：抵抗膜の管軸方向の長さ Z₀：導波管の特性インピーダンス Ｒ：抵抗膜の面積抵抗（Ω／□） ａ，ｂ：導波管の幅および高さ η：自由空間の特性インピーダンス （＝120π） λ：電波の自由空間波長 λｃ：電波管の遮断波長 第(1)式に基づいて、第４図ａ，ｂに示すテーパ
状の先端を持つた抵抗膜吸収体について、導波管
軸に沿つた発熱分布を求めた一例を第５図に示
す。第４図ａ，ｂでLTPはテーパ部の長さ、
LSTはストレート部の長さであり、電力吸収体
１６はサフアイヤ基板に抵抗膜を形成し作成した
ものを示す。

第５図で、曲線ａ，ｂは50GHzと75GHzにおけ
る単位長損失、ｃ，ｄは同じく50GHzと75GHzに
おける累積損失を示す。第５図から明らかなよう
に、吸収した電力による発熱は管軸に沿つて一様
ではなく、かつ周波数によつて異なる。広帯域に
わたるインピーダンス整合をより良くするため
に、より緩かで長いテーパ部を設けると、周波数
による発熱分布の移動はより大きくなる。

このような波長による電力吸収体１６の発熱分
布の変化は、熱負荷導波管部１５の微少な熱抵抗
によつて、熱負荷導波管部１５の管軸方向に沿う
微少な温度こう配に変化を生じ、冷却器１８によ
つて、温度基準ハウジング１１、入力導波管部１
２が吸引される熱量と、２６′を通じて温度基準
ハウジング１１に吸収される熱量との間の配分に
数少な変化を生じさせる。

このような、波長（周波数）による効率の変化
を評価するめに、従来は電力吸収体１６を熱負荷
導波管部１５内の内で管軸方向に移動させる方法
が行われていた。しかし、電力吸収体１６を移動
させることにより、電力吸収体１６と熱負荷導波
管部１５の間の熱的接触条件が変化し、新たな誤
差要因を生じていた。

この考案では、効率評価における上記のような
従来方法の欠点を除去するため、補助ヒータ１７
を熱負荷導波管部１５の管軸方向に沿つて複数に
分割し、各部分を独立に加熱できるようにしてい
る。

この構造により、特定の部分ヒータを加熱した
り、または複数の部分ヒータの加熱電力比を制御
して、ミリ波電力により電力吸収体１６の発熱分
布を近似（シミユレーシヨン）することを可能と
し、再現性のある効率評価が可能である。

第２図の実施例では、熱負荷１４の温度分布を
一様にするために、熱伝導の良好なAgまたはCu
で作られた厚肉導波管からなる熱負荷導波管部１
５内に、整合を良くするためにテーパをつけたフ
エライト製の電力吸収体１６が挿入されている。

補助ヒータ１７として、熱負荷導波管部１５の
上に抵抗温度係数の小さい細径（たとえば線径
0.06mm）のマンガニン線を分割巻線１７Ａ，１７
Ｂ，１７Ｃの３巻線に分けて巻き、この分割巻線
１７Ａ〜１７Ｃと熱負荷導波管部１５との熱的一
体化をはかるために、熱伝導性接着剤２７を塗り
込んで固定してある。

このように補助ヒータ１７を分割しておくこと
により、これらに独立に帰還電力を加えることが
できる。これは発熱分布の差に基づく誤差を解析
する場合に非常に有効な手段となる。

この実施例においては、電力吸収体１６と補助
ヒータ１７の分割巻線１７Ａ〜１７Ｃの位置が、
熱負荷導波管部１５の内側と外側のように異なつ
ているために、わずかの電力置換誤差を生ずる
が、これはあらかじめ熱負荷導波管部１５内に直
流ヒータを入れて、補助ヒータ１７との置換比率
を校正しておくことにより軽減できる。この誤差
を小さくするためには、ミリ波電力吸収による発
熱分布と補助ヒータ１７による発熱分布とができ
るだけ一致するようにすればよい。第６図〜第９
図はこの点を考慮した補助ヒータの実施例を示
す。

第６図ａ，ｂは電力吸収体１６を熱伝導の良い
誘電体、例えばBeOの表面に、抵抗膜１６Ａ，１
６Ｂ，１６Ｃを蒸着したもので作り、熱負荷導波
管部１５の内壁に貼り付けたものである。その平
面図のみを第６図ｃに示す。この場合は抵抗薄膜
１６Ａ〜１６Ｃからリード線を出しておけば、そ
れがそのまま補助ヒータ１７としても使用でき
る。

第７図ａ，ｂは電力吸収体１６の中央部に補助
ヒータ１７を分割巻線１７Ａ〜１７Ｃとして埋め
込んだ実施例である。この場合も分割巻線１７Ａ
〜１７Ｃと電力吸収体１６との熱的接触を良くす
るために熱伝導性接着剤２７を充填しておくこと
が有効である。

第８図ａ，ｂは補助ヒータ１７として、抵抗線
の代りに例えばビードサーミスタのような抵抗膜
２８Ａ〜２８Ｄを埋め込んだもので、このように
複数個使用する意義は、補助ヒータ１７を分割巻
線１７Ａ〜１７Ｃに分割したのと同様に、発熱分
布の差による誤差を解析できることにある。

第９図ａ，ｂは補助ヒータ１７を封入した電力
吸収体１６を使用した実施例である。この場合に
も補助ヒータ１７を分割巻線として適当に配置す
ることにより分割の利点を生かすことができる。

以上の説明は、主にミリ波帯用について行つた
が、この考案はミリ波電力に限らず他の波長の電
波電力であつても同様に適用できる。

以上詳細に説明したように、この考案は熱負荷
の直流置換用加熱素子、つまり補助ヒータを熱負
荷の管軸方向に沿つて複数個に分割配置し、高周
波信号と直流置換電力の置換効率（能率）の周波
数依存性の評価精度の向上を可能にしたものであ
り、特に、広帯域カロリーメータ方式高周波電力
検出器用熱負荷として極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す断面略図、第
２図ａ，ｂは第１図の実施例における熱負荷部分
の拡大正断面図およびその平面図、第３図は熱負
荷部分の電力吸収体の詳細を示す斜視図、第４図
ａ，ｂは同じく熱負荷部分の側断面図および正断
面図、第５図は熱負荷の発熱分布を示す図、第６
図ａ，ｂ，ｃは熱負荷部分の他の実施例を示す拡
大正断面図、その側面図および電力吸収体のみの
平面図、第７図ａ，ｂ、第８図ａ，ｂ，第９図
ａ，ｂ，はいずれも第６図と同様に熱負荷部分の
他の実施例を示すもので、各ａ図は拡大正断面
図、各ｂ図はその側面図である。 図中、１１は温度基準ハウジング、１２は入力
導波管部、１３は断熱導波管部、１４は熱負荷、
１５は熱負荷導波管部、１６は電力吸収体、１７
は補助ヒータ、１８は冷却器、１９は温度差検出
器、２１は内部接続フランジ、２２は外部接続フ
ランジ、２３は外部ジヤケツト、２６は断熱材、
２７は熱伝導性接着剤である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 温度基準ハウジングと；この温度基準ハウジン
   グの開口部に備えられ、かつこの開口部から自記
   温度基準ハウジングの内部へ延長する部分を有す
   る入力導波管部と；この入力導波管部の延長する
   部分に接続された断熱導波管部と、この断熱導波
   管部の延長する部分に延在する熱負荷導波管部
   と、この熱負荷導波管部内に配置され前記入力導
   波管部に供給される電波電力を吸収するための電
   力吸収体と、前記熱負荷導波管部に揃えられた補
   助ヒータとを有して前記温度基準ハウジング内に
   収容された熱負荷と；この熱負荷を冷却するため
   に、一端が前記温度基準ハウジングの一部に接続
   され、他端が前記熱負荷導波管部の一部に接続さ
   れた冷却器と；前記熱負荷と前記温度基準ハウジ
   ングとの温度差を検出するために一端がこの温度
   基準ハウジングの一部に接続され、他端が前記熱
   負荷導波管部の一部に接続された温度差検出器
   と；を備えたカロリーメータ方式高周波電力測定
   装置において、前記熱負荷の補助ヒータを前記熱
   負荷導波管部の管軸方向に沿つて複数個に分割
   し、これらの分割された各補助ヒータの発熱を個
   別に制御可能にされていることを特徴とするカロ
   リーメータ方式高周波電力検出器用熱負荷。