Цифровой измеритель мощности СВЧ Советский патент 1987 года по МПК G01R21/04 

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано для измерения падающей СВЧ-мощности в передакядих и приемных трактах различных радиотехнических устройств при их разработке, изготовлении и эксплуатации, а также для автоматизации СВЧ-измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Частотно-импульсный преобразователь (чин) представляет собой систему следящего уравновешивания, обеспечивающую изотермический режим работы термистора. В состоянии устойчи- 15 ствительности по температуре ЧИП с вого равновесия термистор нагрет до компенсирующим термистором. Равенстсвоей характеристической температуры Тр, при которой его сопротивление равно номинальному (это значение сопротивления для рабочего термистора должно быть согласовано с волновым сопротивлением СВЧ-тракта) и рассеиваемая мощность Р. равна потребляемой Р,

об

т.е.

Р. Р.

OL

де Р,- Р. +Р

OCi

(О

суммарная электрическая мощность доставляемой по цепи обратной связи ЧИП PQ и мощность Р от источника напряжения постоянного тока.

P i i Toi-6),

где Н - коэффициент рассеяния.термистора;б - температура окружающей

среды;

,2 условные номера термисторов (1 - рабочий, 2 - компенсирующий) .

При постоянстве амплитуды U и длительности биполярных питающих импульсов обратной связи выходная частотаiF ЧИП связана с мощностью Р разогрева термистора висимостью

линейной за2т

Уч- с

ос

R

F

(2)

R

то

го

Р

- чувствительность ЧИП по мощности. Только в случае биполярных импульов обратной связи отсутствует корре

ляционная связь между постоянным и импульсным токами, что и обу ;лавли- вает линейную функцию преобразования. Поскольку мощность с температурой связана линейной зависимостью, то. согласно выражениям (1) и (2) изменение температуры внешней среды линейно связано.с изменением выходной частоты ЧИП. Однако вследствие того, что коэффициенты и характеристические температуры термисторов могут существенно отличаться, чувствительность ЧРШ с рабочим термистором по температуре также отличается от чувво чувствитёльностей преобразоватеей по температуре достигается за счет изменения чувствительности по мощности (следовательно, и по температуре) ЧИП с компенсирующим термистором, которое осуществляется согласно выражению (2) изменением амплитуды питакйдих импульсов с помощью аттенюатора. Наличие дополнительной мощности разогрева термисторов Р„; обеспечивает значительное умень шение мощ

ности разогрева термисторов Р,

ос

им

пульсным напряжением и этим - значительное повьлиение чувствительности ЧИП. Большой разброс начальной мощности разогрева термисторов в рабочей точке устраняется с помощью регулятора тока, который обеспечивает

асимметричное питание мостов с рабочим и компенсирующим термисторами, т.е. Р„, fP.

На чертеже-изображена блок-схема цифрового измерителя мощности СВЧ.

Цифровой измеритель содержит основной 1 и компенсационный 2 ЧИП на основе мостов 3 с рабочим 4 и компенсирующим 5 термисторами соответственно. В свою очередь каждый

из частотно-импульсных преобразователей содержит усилитель 6 (разбаланса моста), подключенный к измерительной диагонали моста 3, последовательно соединенные генератор 7 управляемой частоты, формирователь 8 импульсов и аттенюатор 9, причем вход генератора 7 подключен к выходу усилителя 6, а вьгход аттенюатора 9 соединен с диагональю питания моста 3. Выход генератора 7 управляемой частоты является выходом ЧИП. Выходы основного 1 и компенсационного 2 ЧИП соединены с соответствующими входами

вычитателя 10 двух импульсных последовательностей, выход которого соединен с входом измерительного блока (частотомера) 11. Диагонали питания мостов 3 подключены следующим об разом: основного ЧИП 1 через регулятор 12 тока к выходу регулируемого источника 13 напряжения постоянного тока, а компенсационного ЧИП 2 - непосредственно к выходу регулируемого источника 13.

Настройка измерителя мощности происходит следующим образом.

С помощью аттенюатора 9 преобразователя 1 с рабочим термистором, на- ходящимся в СВЧ-тракте, получают требуемую чувствительность измерителя. Меняя дополнительную мощность разогрева термисторов с помощью регулируемого источника 13, добиваются равенства выходных частот на выходах преобразователей 1 и 2. Изменив температуру окружающей среды, воздействующей на термисторы, на какую- либо величину uQ, фиксируют измене- ние частот uF, и ьР соответственно на выходах преобразователей 1 и 2.

Находят отношение К -- , после

.

Чего с помощью аттенюатора 9 преобразователя 2 изменяют частоту на его выходе в К раз, обеспечивая тем самым равенство чувствительностей преобразователей 1 и 2 к изменениям температуры окружающей среды. Затем с помощью регулятора , в качестве которого может быть использован обычный потенциометр, добиваются равенства частот на выходах

преобразователе1Й 1 и 2, что соответ-40 жит последовательно соединенные гене- ствует нулевому показанию частоте- ратор управляемой частоты, формиро- мера 11. Этим исключается влияние ватель импульсов и аттенюатор, при- различных значений мощности разогре- чем вход генератора управляемой час- ва рабочего и компенсирующего тер- тоты соединен с выходом усилителя, а

мисторов в рабочей точке. После дан-45 выход аттенюатора - с диагональю пиных настроек измеритель готов к работе и его показания не зависят от изменения температуры внешней среды. Следовательно, при отсутствии измеряемой мощности разность выходных частот преобразователей 1 и 2, вьще- ляемая вычитателем-10 и фиксируемая частотомером 11, равна нулю.

При подаче мощности СВЧ уравновешивание моста 3 преобразователя 1 происходит автоматически за счет изменения мощности разогрева термистовниипи

Заказ 2657/50 Тираж 730

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ра 4 импульсным напряжением. При этом происходит изменение частоты на выходе преобразователя 1. ВычиТатель 10 выделяет это изменение по отношению к значению выходной частоты пре,

5 0 5

12

F -F

( 2

ко0

5

образователя 2, т.е. UF, торое пропорционально поданной мощности СВЧ. Вьщеленная разность частот фиксируется частотомером 11.

В предлагаемом цифровом измерителе мощности СВЧ благодаря линейности функции преобразования можно практически полностью исключить погрешность, обусловленную неидентичностью Характеристик рабочего и компенсирующего термисторов и отпадает необходимость в тщательном подборе термисторов. Температурная погрешность исключается за счет установления равенства чувствительностей преобразователей 1 и 2 по температуре с помощью аттенюатора 9, влияние же различных значений мощности р,азогре- ва рабочего и компенсирующего термисторов в рабочей точке исключается регулятором 12 тока.

Формула изобретения

Цифровой измеритель мощности СВЧ, содержащий рабочий и компенсационный мосты, к измерительной диагонали каждого из которых подсоединен соответствующий усилитель и измерительный блок, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения, в него введены два идентичных частотно-импульсных преобразова- . теля, цепь управления которых содертания моста, регулируемый источник напряжения постоянного тока, регулятор тока и вычитатель двух импульсных последовательностей, входы которого соединены с выходами частотно- импульсных преобразователей, а выход - с входом измерительного блока, при этом диагонали питания мостов подключены одна - непосредственно, а

Другая через регулятор тока - к выходу регулируемого источника напряжения постоянного тока.

Подписное

Изобретение может быть использовано для измерения подающей СВЧ- мощности в передающих и приемных трактах различных радиотехнических устройств при их разработке, изготовлении и эксплуатации, а также для автоматизации СВЧ-измерений.- Цель изобретения - повьшение точности измерения. Устройство содержит основной 1 и компенсационный 2 частотноимпульсные преобразователи (ЧИП), выполненные на основе мостов 3 с рабочим 4 и компенсирукидим 5 термисто- рами соответственно. Каждьй ЧИП содержит усилитель 6 разбаланса моста, последовательно соединенные генератор 7 управляемой частоты, формирователь 8 импульсов и аттенюатор 9. В состав устройства также входят вы- читатель 10 цвух импульсных последовательностей, частотомер 11, регулятор 12 тока -и регулируемый источник 13 питания. Благодаря линейности функции преобразования в устройстве практически полностью исключена погрешность из-за неидентичности характеристик обоих термисторов и необходимость точной подборки. Исключена также температурная погрешность за счет установления равенства чувстви- тельностей преобразователей 1 и 2 по температуре с помощью аттенюатора 9. 1 ил. С SS (О