Измеритель мощности термисторный Советский патент 1986 года по МПК G01R21/02 

Из(1бретение относится к радиотехническим измерениям и может быть ис- пользонано при построении термистор- иых измерителей мощности электромагнитных колебаний СВЧ.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг.1 представлена функциональная схема измерителя мощности термис- торного; на фиг. 2 - функциональная схема его вычислительного блока; на фиг.З - временные диаграммы вычислительного блока.

Измеритель мощности содержит рабочий 1 и компенсационный 2 мосты, три дифференциальных усилителя 3, 4 и 5, -делитель напряжения 6, вычислительный блок 7, фильтр нижних частот 8, индикатор 9, блок точной установки нуля 10, при зтом входы дифференциального усилителя 3 подключены 5 диагонали рабочего моста 1, а выход - противоположной диагонали моста 1 и к первому входу вьпшслитель ного блока 7, выход которого через фильтр нижних частот 8 подключен к входу блока точной установки нуля 10 и входу индикатора 9, входы дифференциального усилителя 4 подключены к диагонали компенсационного моста 2, а выход - к противоположной диагонали этого моста, неинвертирующий вход дифференциального усилителя 5 подключен к инвертирующему входу дифферен- циального усилителя 4, инвертирующий вход дифференциального усилителя 5 соединен с выходом делителя напряжения 6 и выходом блока точной установ if(K нуля 10, содержащего, например, последовательно соединенные усилител 11, ключ 12, блок памяти 13, преобразователь 14 напряжения в ток 14, а .выхбд дифференциального усилителя 5 подключен к входу делителя напряже-; ния 6 и второму входу вычислительного блока 7. Вычислительный блок.7 содержит сумматор 15, три ключа 16, 17 и 18, преобразователь напряжения в длительность импульса 19, формирователь импульсов управления 20, усилитель переменного тока 21 и генератор 22, состоящий из источника опорной частоты 23, делителя частоты 24, дифференциатора 25, формирователя 26, причем вход ключа 16 соединен с первым входом сумматора 15 и первым входом вычислительного блока 7, вход ключа 17 соединен- с вторым входом вы

47()2

числительного блока 7 и вторым входом сумматора 15, выход сумматора . 15, подключён к входу преобразователя напряжения в длитель- ность импульса 19, вход запуска которого соединен с первым выходом генератора 22 и первым входом формирователя импульсов управления 20, выход - с вторым входом формирователя 20, выход которого подключен к управляющему входу ключа 18, вход-ключа 18 через усилитель переменного тока 21 соединен с выходами ключей 16 и 17, управляющие входы которых соединены с вторым выходом генератора 22.

Измеритель мощности термисторный работает следующим образом:

Два идентичных моста 1 и 2, в один из которых (I) включен рабочий термистор, а в другой (2) компенса- ционньй, балансируются автоматически, дифференциальными усилителями 3 и 4. Если рабочий и компенсационный тер- мисторы неидентичны, то на выходах усилителей 3 и 4 напряжения будут отличаться друг от друга, что зафиксирует индикатор 9, после обработки разностного сигнала в вычислительном блоке 7. Для вьфавнивания этих напря- жений введен дополнительный дифференциальный усилитель 5, на неинвертирующий вход которого подается половина напряжения с компенсационного моста 2. С помощью делителя 6 на выходе 5 усилителя 5 устанавливается напряжение, равное выходному усилителя 3. При этом показания индикатора 9 должны быть равными нулю, и прибор готов к измерению мощности СБЧ. При перехо- 0 де на более чувствительные пределы измерения разрешающей способности делителя 6 недостаточны для установки нуля,.поэтому предусмотрена автоматическая установка нуля с помощью 5 блока 10. Последний представляет собой последовательно соединенные усилитель постоянного тока 11, ключ 12, блок памяти 13 и преобразователь 14. При замыкании ключа 12 сигнал с вы- 50 хода фильтра нижних частот. 8 поступает через усилитель 11 на блок памяти 13, запоминается и через преобразователь 14 напряжения в ток поступает на вход усилителя 5 и умень- 55 шает разбаланс сигналов с усилителей 3 и 5 до нулевого значения.Затем ключ 12 в блоке точной установки нуля 10 размыкается, а в блоке памяти

13 запоминается сигнал, необходимый для поддержания нуля на выходе измерителя мошности.

Как только на рабочий термистор будет подана СВЧ мощность, в рабочем мосту 1 автоматически с. помощью усилителя 3 произойдет замещение измеряемой мощности СВЧ равной ей мощностью постоянного тока. При этом

Р (UK +UU )(UK -и;,„б ) (,) Р,.. )

здм где и.

4 R.

- напряжение на выходе уси- . лителя 5;

ров

лителя 3 при подведении СВЧ мощности; R{. - сопротивление рабочего

термистора.

Решение уравнения (I) осуществляет вычислительный блок 7 (фиг.З). Си налы с выходов усилителей 3 и 5 по- ,даются на ключи 16, 17 и сумматор 15 вычислительного блока 7. На выходе сумматора 15 получается сигнал постоянного напряжения, равный

Ук + и рав

4 Rt

Этот сигнал подается на преобразователь напряжения в длительность импульса 19. Работой ключей 16, 17 и преобразователя 9 управляет генератор 22. С источника опорной частот 23 сигнал поступает на делитель частоты 24, который формирует сигналы меандра для управления ключами 16 и 17, Сигнал управления преобразователем I9 формируется из сигнала делителя 24, прошедшего через дифференциатор 25, и сигнала источника опорной частоты 23 формирователем 26, Длительность сигнала управления преобразователя Напряжения в длительность импульса 19 не менее, чем на порядок меньше длительности импульса управления ключами 16 и 17, Сигнал меандра, пропорциональный по амплитуде (U( - Up ), сформированньш ключами 16, 17 и усилителем переменного тока 21, поступает на вход ключа 18, Импульс управления ключом 18 получа- ется на выходе формирователя импульса управления.20 из сигналов преобразователя 19 и формирователя 26, поступающих на его вход.

Длительность этого сигнала равна Г 26 где Тге - длительность импульса на выходе формирователя 26, Т(, - длительность импульса на выходе

npPo6):i,TTf)u;n 1-М1Я нлпря еиич т д.пите.пт.- кость импулъ п 9.

На выходе кпючл 18 форммруетс-.я сигнал, пропоргтнональны выражению (1), причем блпт одяря задержке сигнала упрагшения ключом 18 относительно поступающего на его вход меандра на величину 1 исключается погрешность, возникающая из-за искажения фронтов меандра в усилителе 21,

Сигнал с выхода ключа 18 интегрируется фильтром нижних частот 8 и поступает на вход индикатора 9, производящего отсчет измеряемой мощности.

Предлагаемый термисторный измеритель мошности СВЧ обладает более высокой по сравнению с прототипом точностью измерения мощности СВЧ, которая повышается в результате исключения делителя напряжения с его погрешностью в рабочем канале, уменьшения выходного сопротивления мостовых усилителей и изменения структурной схемы вычислительного блока.

Формула изобретения

1, Измеритель мощности термистор- ный, содержащий рабочий и компенса- ционньй мосты, два дифференциальных усилителя, делитель напряжения, вычислительный блок, фильтр нижних частот, индикатор, блок точной установки нуля, причем входы первого дифференциального усилителя подключены к диагонали рабочего моста, а вьтход - к противоположной диаг онали моста и к первому; входу вычислительного блока, выход которого через фильтр нижних частот подключен к входу блока точной установки нуля, выходы второго дифференциального усилителя подключены к диагонали компенсационного моста, а выход - к противоположной диагонали этого моста, отлич.аю щийся . тем, что, с целью повьтт чия точности измерения, в него введен третий диф- ференциальньш усилитель, неинверти- руюший вход которого подключен к одному из входов второго дифференциального усилителя, инвертир тощий вход - к выходу делителя напряжения и выходу блока точной установки нуля, а выход усилителя.подключен к входу делителя и второму входу вычислительного блока, причем вход индикатора с оединен с выходом фильтрл ннл:них частот.

2, Измеритель по п.1, о т л и - чающийся тем, что вычислительный блок содержит три ключа„ усилитель леременного тока, сумматор, преобразователь напряжения в длительность импульса, генератор и формирователь импульсов управления, причем вход первого ключа соединен с первым входом сумматора и первым входом вычислительного блока, вход второго ключа соединен с вторым входом вычислительного блока и вторым входом сумматора, выход сумматора подк,гаочен к входу преобразователя напряжения в

длительность импульса, вход запуска которого соединен с первым выходом генератора и первым входом формирователя импульсов управления, а выход - с вторым входом указанного формирователя, выход которого подключен с управляющему входу третьего ключа, выход ключа является выходом

вычислительного блока, а его вход через усилитель переменного тока соединен с выходами первого и второго ключей, управляющие входы которых соединены с вторым выходом генератора . .

Изобретение может быть использовано при построении термисторных измерителей мопшости электромагнитных колебаний СВЧ. Цель изобретения повышение точности измерения. Устройство содержит рабочий 1 и компенсационный 2 мосты, дифференциальные усилители 3, 4 и 5, делитель 6 напряжения, вычислительный блок 7, фильтр J нижних частот, индикатор 9. Блок 0 точной установки нуля включает / силитель 11, ключ 12, блок 13 памя- ги и преобразователь 14 напряжения в ГОК. В описании приведена функциональная схема вычислительного блока 7. Введение в устройство дифференггиаль- ного усилителя 5 и использование предложенной схемы вычислительного блока 7 исключает необходимость в делителе напряжения и уменьшает выходное сопротивление мостовых усилителей 1 3.п. ф-лы, 3 ил. S. сл

to.f

фав.К

Редактор А.Гулько

Составитель С.Кабиков

Техред Л.ОлейникКорректор Г.Решетник

Заказ 2561/50 Тираяс 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,А

.3