Термопарный датчик СВЧ-мощности Советский патент 1990 года по МПК G01R21/00 

Фu,f

Изобретение относится к измерительной технике сперхвь соких частот (СВЧ) и может быть использовано в качестве датчика мощности СВЧ и измерителях малых уровней мощности, в частности среднего во времени значения непрерывной и модулированной мощности СВЧ, однако оно может быть также использовано и в измерителях импульсной (пиковой) мощности.

Цель изобретения - повышение чувствительности датчика.

На фиг.1 представлена конструкция термопарного датчика СВЧ-мощности; на фиг. 2 - линии напряженности эл€;к- трического поля вблизи горячего спая

Термопарный датчик СВЧ-мощности содержит полуметаллический элемент 1 выполненный в виде полуметаллической пленки, диэлектрическую подложку 2, металлическое основание 3 и металлический зонд 4.

Термопарный датчик СВЧ-мощности работает следующим образом.

Один из контактов (малой площади) разогревается протекающим током и служит горячим спаем термопары, в то время как второй контакт (большой площади) практически не разогревается и его температура остается равной температуре окружающей среды.

При выполнении горячего спая термопары в виде контакта тонкой полуметаллической пленки и погруженного в нее заостренного металлического зонда тепловыделение при поглощении СВЧ- мощности происходит в основном в непосредственной близости от контакта малой площади.

Это позволяет увеличить чувствительность датчика за счет уменьще- ния объема полуметаллического элемента, разогреваемого поглощаемой СВЧ- мощностью.

Тонкая полуметаллическая пленка 1 имеет толщину d и нанесена на диэлектрическую подложку 2, находящуюся в углублении металлического основания 3. Полуметаллическая пленка 1 контактирует с металлическим основанием 3 по окружности радиусом R, образуя в месте контакта холодный спай термопары. Эта же полуметаллическая пленка 1 контактирует с заостренным металлическим зондом 4 с малым радиусом закругления, который погружается в нее, прокалывая ее до диэлектрической подложки 2. Из-за большого дав0

5

0

5

0

5

ления в месте соприкосновения зонда 4 с диэлектрической подложкой 2 он деформируется, так что геометрия контакта полуметаллической пленки 1 с заостренным металлическим зондом 4 получается такой, какая показана на фиг.2. Полуметаллическая пленка 1 контактирует с заостренным металлическим зондом 4 по окружности малого радиуса г, образуя в месте этого контакта горячий спай термопары.

Условия для протекания тока через контакт малой площади (горячий спай) практически не зависят от глубины погружения зонда в пленку. В любом случае линии тока радиально расходятся от контакта малой площади к контакту большой площади параллельно поверхностям пленки. Не изменяются также условия для теплоотвода от контакта малой площади при полном и неполном погружениях зонда в полуметаллическую пленку, тепловьщеление протекания тока осуществляется в небольшой окрестности полуметаллической пленки,, теплоотвод в любом случае осуществляется в основном в диэлектрическую подложку. Однако для увеличения устойчивости датчика к механическим воздействиям необходимо, чтобы металлический зонд механически контактировал с диэлектрической подложкой. При этом положение зонда фиксируется, т.е. возможность его перемещения параллельно поверхности пленки значительно уменьшается. Сопротивление термопарного датчика СВЧ-мощности составляет

0

5

0

5

R

Ro-.

iVi

-3

При р 10 Ом-см, R о Гк 3 мм, d 0,3 мкм получается R 12,20 м.

В общем случае сопротивление составляет 10-20 Ом, поэтому при исполь- зовании Н- и особенно П-волноводов он полностью согласуется с СВЧ-трактом, отбирает из тракта всю мощность СВЧ и является датчиком поглощающего типа. 1 .

Не сложно получить полуметаллические пленки с еще меньшей толщиной (d 0,1 мкм), что позволяет получить датчики с еще большей чувствительностью и с большим сопротивлением при сохранении инерционности.

Формула изобретения

Термопарный датчик СВЧ-мощности, содержащий полуметаллический элемент, горячий спай которого выполнен в виде точечного контакта, образованного погружением острия металлического зонда в полуметаллический элемент, а холодный спай образован полуметаллическим

элементом, размещенным на металлическом ос новании, отличающий- с я тем, что, с целью повьппения чувствительности, введена диэлектрическая подложка, размещенная в углублении, вьтолненном в торце металлического основания, полуметаллический элемент вьтолнен в виде пленки и расположен на диэлектрической подложке

Изобретение относится к измерительной технике сверхвысоких частот. Цель изобретения - повышение чувствительности. Термопарный датчик СВЧ-мощности содержит полуметаллический элемент 1, выполненный в виде пленки, размещенный на диэлектрической подложке 2, металлическое основание 3, металлический зонд 4. 2 ил.

;