Датчик СВЧ-мощности Советский патент 1987 года по МПК G01R21/04 

11

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к термоэлектрическим датчикам, преобразующим СВЧ-мощ- ность в постоянное напряжение, и может быть использовано для измерения СВЧ-мощности в различных СВЧ-радио- технических устройствах.

Цель изобретения - улучшение согласования и упрощение калибровки, а также обеспечение калибровки без от- |соединения входа датчика СВЧ-мощности

На фиг. 1 схематично изображен датчик СВЧ-мощности; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - датчик СБЧ-мощности, пример исполнения j на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг.З.

Датчик СВЧ-мощности представляет собой микрополосковую пЛату, которая содержит диэлектрическую подложку 1, на одной стороне которой размещен экран 2, а на другой - термоэлемент 3 с горячим спаем 4, концы которого порознь электрически соединены с контактными площадками 5 и 6, являющимися выходами датчика СВЧ-мощности, первый проводник 7, первый конец которого является входом 8 датчика СВЧ- мощности, а второй электрически соединен с первым концом первого резистора 9, второй конец которого электрически соединен с экраном 2 с помощью второго проводника 10. Между термоэлементом 3 и первым резистором 9 помещена диэлектрическая теплопрово- дящая пластина 11, выполненная, например, в виде тонкой пленки, причем горячий спай 4 термоэлемента 3 помещен над первым резистором 9, а продольные оси термоэлемента 3 и первого резистора 9 не совпадают, например взаимно перпендикулярны.

Датчик СВЧ-мощности по фиг. 3 и 4 содержит диэлектрическую подложку 1, на одной стороне которой размещен экран 2, а на другой - термоэлемент 3 с горячим спаем 4, концы которого электрически соединены с контактными площадками 5 и 6, являющимися выходами датчика, первый проводник 7, первый конец которого является входом 8 датчика, а второй электрически соединён с первыми концами первого 9 и второго 12 резисторов, причем второй конец первого резистора 9 электрически соединен с помощью второго проводника Ю с экраном 2, а второй конец второго резистора 12 электрически соединен с дополнительной контактной

402

площадкой 13,, являющейся калибровочным входом датчика. Контактная площадка 13 электрически соединена по СВЧ через развязывающий конденсатор

14 с экраном 2« Первый проводник 7 разделен на две части, электрически соединенные по СВЧ через разделительный конденсатор 15. Между термоэлементом 3 и первым 9 и вторым 12 рези.сторами помещена диэлектрическая теплопроводящая пластина 11, причем горячий спай 4 термоэлемента 3 помещен над первым 9 и вторым 12 резисторами, а продольные оси первого 9 и

Второго 12 резисторов и термоэлемента 3 не совпадают,; например взаимно перпендикулярны.

Датчик СВЧ-мощности по фиг. 1 и 2

работает следующим образом. 1

Поступающая на вход 8 датчика мощность СВЧ-колебаний или постоянного тока рассеивается в первом резисторе 9i вызывая разогрев последнего, а через диэлектрическую теплопрово- дящую пластину 11 и разогрев горячего спая 4 термоэлемента 3. На выходах датчика СВЧ-мощности появляется термоЭДС, пропорциональная по- ступающей мощности.

Условие согласования датчика обеспечивается подбором геометрических размеров термоэлемента 3 и толщины диэлектрической теплопроводящей пластины 11. При этом индуктивность первого резистора 9 компенсируется в рабочем диапазоне частот емкостью термоэлемента 3, связанного емкостной связью как с первым резистором 9, так и с экраном 2. Первый резистор 9 может иметь форму как прямоугольную, так и трапецеидальную или другую. Кроме того, в месте пересечения с термоэлементом первьй резис- тор 9 может иметь ступенчатое изменение ширины.

Распределение температуры вдоль продольной оси резистора 9 при подаче на вход 8 датчика мощности СВЧ колебаний и мощности постоянного тока различно. Выбором расстояния от второго конца первого проводника 7 до горячего спая 4 термоэлемента 3 в пределах до 1/2 длины резистора 9 обеспечивается условие равенства термоЭДС на выходах датчика в случаях подачи на его вход 8 как мощности СВЧ-колебаний рабочего диапазона частот J, так и равной ей мощнор

ти постоянного тока. При этом обеспечивается равенство единице коэффициента эффективности датчика.

Датчик СВЧ-мощности по фиг, 3 и 4 работает следующим образом.

Поступающая на вход 8 датчика СВЧ мощность рассеивается в параллельно соединенных для токов СВЧ первом 9 и втором 12 резисто1 ах, вызывая их разогрев, а также разогрев горячего спая 4 термоэлемента 3. Поступающая на калибровочный вход мощность постоянного тока (постоянное калибровочное напряжение) рассеивается в последовательно соединенных для постоянно-15 с улучшения согласования и

го тока первом 9 и втором 12 резисторах, также вызывая их разогрев, а также разогрев горячего спая 4 термоэлемента 3, В обоих случаях на выходах датчика появляется термоЭДС, пропорциональная поступающей мощности. При этом калибровка датчика постоянным напряжением может осуществляться без отсоединения входа 8 датупрощения калибровки, в не.го введ первый резистор, второй проводник диэлектрическая теплопроводящая тина, при этом первый конец перво 20 резистора электрически соединен с другим концом первого проводника, второй конец первого резистора по средством второго проводника - с раном, а диэлектрическая теплопро

чика от выхода источника СВЧ-мощнос- 25 дящая пластина расположена между

ти, что обеспечивает дополнительные эксплуатационные удобства предлагаемого датчика, особенно необходимые при его использовании в составе измерителей СВЧ-мощности, встроенных в аппаратуру связи.

Таким образом, применение первого резистора 9, второго проводника 10 и диэлектрической теплопроводящей пластины 11 хотя и несколько усложняет конструкцию датчика, однако позволяет расширить его функциойаль- ные возможности путем обеспечения возможности калибровки датчика постоянным напряжением, а также улучшить согласование датчика в рабочем диапазоне частот.

Кроме того, применение дополни-

2. Датчик по п. 1, отличающий с я тем, что, с целью обеспечения калибровки без отсоединения 35 входа датчика СВЧ-мощности, в него введены дополнительная контактная площадка, разделительный и развязывающий конденсаторы, второй резистор, установленный с продольным зазором относительно первого резистора, первый проводник выполнен из двух частей которые соединены посредством разделительного конденсатора, первый конец второго резистора электрически

тельной контактной площадки 13, второго резистора 12,разделительного45 соединен с другим концом первого про- 15 и развязывающего 14 конденсаторовводника, а второй конец - с дополни- позволяет обеспечить дополнительныетельной контактной площадкой, являю- эксплуатационные удобства датчикащейся калибровочным входом датчика СВЧ-мощности за счет возможностиСВЧ-мощности, причем дополнительная его калибровки постоянным напряжени-50 контактная площадка электрически со- ем без отсоединения входа датчика отединена по СВЧ через развязывающий выхода источника СВЧ-мощности.конденсатор с экраном.

Формула изобретения

1. Датчик СВЧ-мощности, содержащий диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположен экран, а на другой - термоэлемент, первый проводник и две контактные площадки, причем концы термоэлемента электрически соединены соответственно с контактными площадками, являющимися выходами датчика СВЧ-мощности, а один из концов первого проводника является входом датчика СВЧ-мощности, отличающийся тем, что.

упрощения калибровки, в не.го введены первый резистор, второй проводник, диэлектрическая теплопроводящая пластина, при этом первый конец первого резистора электрически соединен с другим концом первого проводника, второй конец первого резистора посредством второго проводника - с эк- раном, а диэлектрическая теплопровотермоэлементом и первым резистором, причем горячий спай термоэлемента размещен над первым резистором, а продольные оси термоэлемента и первого резистора не параллельны.

2. Датчик по п. 1, отличающий с я тем, что, с целью обеспечения калибровки без отсоединения входа датчика СВЧ-мощности, в него введены дополнительная контактная площадка, разделительный и развязывающий конденсаторы, второй резистор, установленный с продольным зазором относительно первого резистора, первый проводник выполнен из двух частей, которые соединены посредством разделительного конденсатора, первый конец второго резистора электрически

соединен с другим концом первого про- водника, а второй конец - с дополни- тельной контактной площадкой, являю- щейся калибровочным входом датчика СВЧ-мощности, причем дополнительная контактная площадка электрически со- единена по СВЧ через развязывающий конденсатор с экраном.

Y7///////////////////r

1310740

/rX

fpupZ

Ю

, Изобретение обеспечивает улучшение согласования и упрощение калибровки , На одной стороне диэлектрической подложки 1 размещен экран, а на другой стороне - резистор 9 и термоэлемент (ТЭ) 3, горячий спай которого расположен над резистором 9. Между резистором 9 и ТЭ 3, продольные оси которых не параллельны, помещена диэлектрическая теплопроводя- щая пластина (ДТПП) 11. Койцы ТЭ 3 / соединены с соответствующими контактными площадками (КП) 5, 6. Резистор 9 соединен одним концом с проводником 7, а другим концом через проводник 10 - с экраном. Мощность СВЧ-ко- лебаний поступает на проводник 7 и, рассеиваясь на резисторе 9, вызывает его разогрев. Через ДТПП 11 разо гревается горячий спай ТЭ 3, На КП 5, 6 появляется термоЭДС. Согласование обеспечивается подбором геометрических размеров ТЭ 3 и толщины ДТПП 11. Для осуществления калибровки без отсоединения входа датчика СВЧ-МОЩНОСТИ проводник 7 выполнен из двух частей, соединенных разделительным конденсатором, и введен второй резистор, расположенный параллельно первому и подключенный одним концом к проводнику 7, а другим концом - к дополнительной КП. Дополнительная КП является калибровочным входом датчика СВЧ-МОЩНОСТИ. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. S I I W с: 4

Редактор A. Orap

Составитель E. Адамова

Текред Н.Глущенко Корректоре. Тигор

Заказ 1886/41Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственногб комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4