SU1437790A1 - Устройство дл измерени мощности СВЧ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехническим измерени м и обеспечивает повьппение т-очности, измерени  и сменность терморезистора (ТР). Устр-во содержит резисторную мостовую схему 1 с ТР 2 в одном плече, регулируемый аттенюатор 3, регулируемый источник (РИ) 4 посто нного тока, формирователь 5 двухпол рных импульсов замещени , дифференциальный усилитель 6 посто нного тока, ;фильтры нижних частот 7, сумматор 8, делитель 9 аналоговых сигналов, генератор 10 управл емой частоты и блок 11 обработки и регистрации измерительной информации . Пои отсутствии на ТР 2 мощности СВЧ с помощью РИ 4 добиваютс  получени  исходной частоты F, , следовани  импульсов на выходе генератора 10. Частота F, соответствует рабочей точке ТР 2, при которой его сопротивление равно сопротивлению смежного с ним регулируемого резистора R,. В таком состо нии равновеси  рассеиваема  на ТР 2 мощность равна потребл емой от РИ 4 мощности. При подаче на ТР 2 мощности СВЧ происходит перераспределение мощности. Изменение рассеиваемой мощности компенсируетс  соотв. изменением мощности дополнительного разогрева от РИ 4. Точность измерени  повьшаетс  благодар  устранению нелинейности преобразовани  мощности СВЧ в разность частот следовани  импульсов замещени , св занной с изменением условий внешней окружающей среды и сменой ТР. 1 ил. (Л м со ч 4 ko О

Description

Изобретение относитс  к технике радиотехнических измерений и может быть использовано при разработке автоматических измерительных: устройств, систем и приборов дл  измерени  падающей мощности сверхвысоких частот (СВЧ).

Цель изобретени  - поэьсшение точности измерени  и обеспечени  сменно- сти терморезистора.

На чертеже представлена структурна  электрическа  схема устройства дл  измерени  мощности СВЧ,

Устройство дл  измерени  мощности СВЧ содержит резисторнуго мостовую схема 1 с терморезистором 2 в одном из плеч, диагональ питани  которой через регулируемый аттенюатор 3 подключена к регулируемому источнику 4 посто нного тока и формирователю 5 двупол рных импульсов замещени , а измерительна  диагональ - к дифферендиальному усилителю 6 посто нного тока непосредственно .и через фильтры 7 нижних частот к соответствующим входам сумматора 8, делитель 9 аналоговых сигналов и последовательно соединенные генератор 10 управл емой частоты и блок It обработки и регистра. ции измерительной информаГщи, причем один из входов делител  9 соединен с выходом усилител  6, а другой - с выходом сумматора 8, выход делител  9 соединен с входом генератора 10 уп равл емой частоты.

Устройство работает следук цим образом .

При отсутствии мощности СВЧ на

терморезисторе 2 с помощью регулируемого источника 4 добиваютс  получени  на выходе генератора 10 исходного (независ щего от сопротивлени  термо- резистора) значени  частоты F, следовани  импульсов, соответствующей рабочей точке терморезистора К,. R, , при которой его сопротивление равно сопротивлению смежного с ним резис- тора Rp мостовой схемы 1 (или близко по значению к нему) и согласовано с волновым сопротивлением СВЧ-тракта терморезистивного приемного преобразовател . В этом состо нии устойчиво ) о равновеси  терморезистор нагрет до своей ха рактеристической температуры Тд и рассеиваема  на нем мощность Pgi равна потребл емой Pj-, т.е.

Р.. Н,-(Т,

.,;

S

0

з 5

0

5 « с

0

где , Р„; - суммарна  , электрическа  мощность, доставл ема  по цепи обратной св зи системы след щего преобразовани  и от источника А посто нного тока РП; У - температура окружающей среды, Н коэффициент рассе ни  терморезистора ,

i услбвный номер терморезистора ,

р- - номинальна  мощность смещени  о

терморезистора при нормальных услови х окружающей среды, определ юща  его сопротивле- J, ние в рабочей точке, р. - эквивалентна  теплова  мощ- ность, воздействующа  на терморезистор и обусловленна  отклонением параметров окру- жакмцей среды от номинальных, г - общее число учитываемых параметров .

Отсюда можно сделать вывод, что изменение рассеиваемой на терморезисторе мощности из-за изменени  условий внешней окружаклцей среды можно скомпенсировать соответствукхдим изменением мощности дополнителького разогрева от источника 4, .т.е.

РП; - f(Po , ЦР;). (2)

г

При подаче мощности СВЧ (Р.... )

с он

на терморезистор происходит перераспределение потребл емой им мощности и в состо нии устойчивого равновеси  уравнение теплового баланса принимает вид:

р. р,+кр р + У ,,, о, 1

где Kj - коэффициент эффективности

процесса замещени . При посто нстве амплитуды U и длительности сГ бипол рных импульсов обратной св зи выходна  частота F генератора 10 св зана с мощностью замещени  Р.„„ линейной зависимостью

U пи

-

2Мг. Кг S

(4)

RT

где S rj const - чувствительVH

31437790

ность системы след щего преобразовани , причем чувствительность не измен етс  и при изменении R (смены терморезистора), так как путем изменени  величины ослаблени  аттенюатора 3 пропорционально измен етс  и амплитуда импульсов на терморезис-- торе.

Из выражений (1), ет, что Р

FI

(3)

uF

K,S

и (А) следу- (5)

1-

F,-

сеч KgS

Зависимость (5) определ ет алгоритм работы блока обработки и регистрации как в прототипе, так и в пред лагаемом решении. Однако известному техническому решению присуща нелинейность характеристики преобразовани  мощности СВЧ в разность частот следовани  импульсов, что и обусловливает наличие дополнительной погрешности измерени .

Действительно, дл  выходной частоты генератора управл емой частоты справедливо вьфажение

(RTn - Ro)Uw

2(Кт„ - R)

KuK

Tr,

(6)

Таким образом, в предложенном тех ническом решении благодар  фор ирова нию сигнала управлени  генератором управл емой частоты путем делени  усиленного сигнала разбаланса по пос то нному току резисторной мостовой схемы на суммарньй сигнал посто нных составл ющих, снимаемый с измеритель ной диагонали последней, а также выполнению резистора, смежного с термо резистором, регулируемым, установле- 25 нию сопротивлени  этого резистора, равным сопротивлению терморезистора в рабочей точке, и изменению определенным образом величины ослаблени 

где и.. - напр жение питани  мостовой

Г

вводимого в разрыв цепи питани  ре- схемы, обеспечиваемое источ- зо зисторной мостовой схемы регулируер iBiH.E.oiyrnclSjNT/ V(Q

2(R,, + RJ где U - выходное напр жение сумматора 8, Ue К„ - коэффициент передачи дели- . тел  .9,

лР F,

-F .

const, так как / f(U).

15

Таким образом, в предложенном техническом решении благодар  фор ирова- нию сигнала управлени  генератором управл емой частоты путем делени  усиленного сигнала разбаланса по посто нному току резисторной мостовой схемы на суммарньй сигнал посто нных составл ющих, снимаемый с измерительной диагонали последней, а также выполнению резистора, смежного с терморезистором , регулируемым, установле- 25 нию сопротивлени  этого резистора, равным сопротивлению терморезистора в рабочей точке, и изменению определенным образом величины ослаблени 

КгНИКОМ 4 посто нного тока, коэффициенты передачи и преобразовани  соответственно усилител  посто нного тока и генератора управл емой частоты,

1,2- номер тактов измерени  . Из выражени  (6) можно получить

п

ЬГ F,

- F

.

где Ку - суммарный коэффициент пропорциональности . Следовательно:

&F f(Pe; , ЦР;)/,

- 01

И-Р;),

Г

С6Ч

const. (7)

Практически изменение 1), может достигать 80% от номинального (расчетного ) . Поэтому, например, при S 0,25 Гц/мкВт, Ки 2000, К 250 Гц/В, R - i50 Ом данное возмущающее воздействие приводит к по влению дополнительной погрещности в определении F в 2%.

Устройство, реализующее предложенный способ измерени  свободно от указанного недостатка, так как в этом случае

мого аттенюатора обеспечиваетс  по- вьщ1ение точности измерени  вследствие устранени  нелинейности преобразовани  мощности СВЧ в разность частот 35 следовани  импульсов сигнала замещени , св занной с изменением условий внешней окружающей среды и сменой терморезистора.

40

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство zyi  измерени  мощности СВЧ, содержащее регулируемый источни посто нного тока, резисторную мосто45 вую схему, в одной из плеч которой включен терморезистор, к которому подводитс  мощность СВЧ, к измерительной диагонали резисторной мостовой схемы подключен усилитель посто50  нного тока, генератор управл емой частоты, выход которого соединен с входом блока обработки и регистрации и входом формировател  двупол рных импульсов, регулируемый аттенюатор, отличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности и обеспечени  сменности терморезистора, в него введены последовательно соединенные первый фильтр нижних частот, сумма55

   514377906

   тор, второй вход которого соединенров 1 ижних частот соответственно, с введенным вторым фи-пьтром нижнихвыходы регулируемого источн та посто- частот, и делитель, выход которого нного тока и формировател  импуль- соединен с входом генератора управл -сов через регулируемый аттенюатор емой частоты, а второй вход - с выхо-подключены к диагонали питани  резис- дом усилител  посто нного тока, пер-торной мостовой схемы, в которой ре- вый и второй входы которого соедине-зистор смежный с терморезистором, ны с входами первого и второго фильт-выполнен регулируемым.