Датчик СВЧ-мощности Советский патент 1993 года по МПК G01R21/04 

ел

с

Использование: в радиоизмерительной технике в качестве датчика СВЧ-мощности и нагрузки с регулируемым модулем коэффициента отражения, измерительного зонда в двенадцатиполюсных системах, в качестве устройства для измерения модуля эффективного коэффициента отражения выхода ваттметров СВЧ проходного типа. Сущность изобретения: датчик СВЧ-мощности представляет собой подвижный отража- тель в виде коаксиальной системы диэлектрического и полупроводникового цилиндров, расположенных в прямоугольном волноводе перпендикулярно узким стенкам, прикрепленных к концам усоз V- образного согласованного поглотителя. Выводы,пол у провод пикового цилиндра подключены к источнику тока. За счет изменения проводимости полупроводникового цилиндра достигается регулировка модуля коэффициента отражения устройства, 2 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве датчика измерительного зонда в двенадцатиполюсных системах, в качестве устройства для измерения модуля эффективного коэффициента отражения ваттметров СВЧ проходного типа.

Целью изобретения является уменьшение частотной неравномерности.

На фиг. 1 и 2 представлен датчик СВЧ- мощности.

Датчик содержит отрезок 1 линии передачи, диэлектрический цилиндр 2 и полупроводниковый стержень 3. Выводы 4 от полупроводникового стержня 3 выведены в промежутках между внешней поверхностью поглотителя 5 и узкой стенкой отрезка 1 и подключены к источнику тока 6 (фиг. 1). Либо выводы 4 полупроводникового стержня 3

выводятся из отрезка 1 через отверстия 7 в узкой стенке и припаиваются к конструктивным емкостям 8. Полупроводниковый сте р- жень 3 включается в одно из плеч автобалансного резистивного моста 9, обеспечивающего, измерение мощности СВЧ, поглощенной полупроводниковым стержнем 3 (фиг. 2).

Устройство работает следующем образом.

Если использовать в качестве стержня 3 полупроводник с отрицательным ТКС, то при отсутствии тока источника 0 полупроводниковый стержень 3 по воздействию на СВЧ-поле в тракте ведет себя как диэлектрик, При этом его омическое сопротивление максимальное. Глубина скин-слоя такова, что он может быть представлен эквивалентным металлическим стержнем со значитель3

00 V4

.10

но меньшим диаметром. Коэффициент отражения от такого стержня минимальный. При пропускании по стержню постоянного тока он нагревается, его сопротивление уменьшается, уменьшается также глубина скин-слоя и по своему воздействию на поле СВЧ он становится близким к металлическому стержню такого же диаметра и модуль коэффициента отражения от стержня растет. Таким образом применение полупроводникового стержня 3, подключенного к источнику тока 6, позволяет получить изменение модуля коэффициента отражения в широких пределах.

Достоинством измерительного зонда такой конструкции является слабая частотная зависимость чувствительности зонда к СВЧ полю в диапазоне отрезка 1 волновода и возможность ее регулирования, расшире ние динамического диапазона измеряемых мощностей, в области больших и сверхбольших уровней. При использовании зонда в диапазоне малых и средних уровней мощности для повышения его чувствительности отрезок 1 может быть выполнен в виде плавно .суженного волновода. При Этом стерже.нь 3 помещается в месте минимальной BbfcoTu отрезка 1. Если используется полупроводниковый стержень 3, длина которого меньше ширины поперечного сечения отрезка 1, то для повышения чувствительности зонда используется переход на Н-образный или П-образный волновод. При этом стержень 3 помещается в области максимальной концентрации поля в тракте.

Применение СВЧ-устройства для измерения модуля эффективного коэффициента отражения проходных ваттметров СВЧ.

Модуль эффективного коэффициента отражения выхода ГЭ проходных ваттметров является характеристикой качества проходных ваттметров и характеризует зависимость показаний ваттметра от фазы коэффициента отражения нагрузки, подключаемой к его выходу.

Методика измерения Гэ заключается в следующем. К выходу ваттметра подключается нагрузка с известным модулем коэффициента отражения Гн и переменной фазой (р.Плавно изменяя фазу нагрузки иодна- временно поддерживая постоянной падающую на нагрузку мощность Рп, снимают

показания ваттметра. При этом изменение фазы должно быть более 180°. Определяют максимальное Атах и минимальное Amin показания ваттметра и рассчитывают коэффициент Гэ по формуле

Атах - Ат(п

Гэ|

2 I Гн I (Атах + Amin)

Устройство, конструкция которого представлена на фиг. 1, одновременно может выполнять функции датчика уровня подающей мощности и нагрузки с известным коэффициентом отражения. Величина коэффициента отражения нагрузки обеспечива- ется изменением тока через полупроводниковый стержень 3.

Для практической реализации в качестве полупроводникового стержня 3 может быть использован, например, материал тер- морезисторов ТШ.1 или СТЗ-29, либо сами терморезисторы. Платиновые выводы терморезисторов привариваются к полупроводниковому стержню 3 стандартной технологии. Источник тока 6 выполнен по обычной схеме. Согласующий поглотитель 5 может быть изготовлен из полижелеза или ферроэпоксида.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Датчик СВЧ-мощности, содержащий отрезок прямоугольного волновода, в котором размещен подключенный одним концом к первой его узкой стенке полупроводниковый чувствительный элемент, .отличающийся тем, что, с целью уменьшения частотной неравномерности, полупроводниковый чувствительный элемент выполнен в виде цилиндрического стержня, который размещен перпендикулярно к узким стен

кам прямоугольного волновода и подключен другим концом к второй из них.

//////$

W77/7.

V//////////////S