ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ СВЧ Советский патент 1971 года по МПК G01R21/04 

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники СВЧ, а именно к устройствам измерения мощности.

Существующие измерения мощности СВЧ позволяют получать информацию об измеряемой мощности чаще всего в виде напряжения постоянного тока или тока звуковой частоты.

Однако, когда подобные измерители являются узлами сложных автоматизированных контрольно-измерительных систем, от них требуется получение информации о результате измерения в цифровой форме или в крайнем случае в форме, наиболее просто преобразуемой в цифровую. Кроме того, в подобных системах измеритель мощности часто должен обеспечивать получение периодических отсчетов, характеризующих текущее значение измеряемой мощности.

Наибольшее распространение для измерения малых уровней мощности СВЧ получили различные самобалансирующиеся термисторные мостовые схемы. Одной из наиболее существенной составляющей погрещности измерения в таких схемах является погрещность, определяемая влиянием изменяющейся температуры внещней среды. Обычно для уменьщения этой составляющей общей погрешности измерения в измерителях мощности предусматривается термостатирование отдельных узлов или использование специальных схем термокомпенсации, или то и другое одновременно.

Цель настоящего изобретения - построение измерителя, обеспечивающего периодический цифровой отсчет без предварительной установки нуля прибора п устрзнение необходимости 5 дополнительной термокомпенсации.

Функциональная схема предлагае.1ого измерителя приведена на фиг. 1. На фиг. 2 показаны вре1 ;еипые дпаграл мы работы измерителя.

Измеритель состоит пз трех основных блоков: термисторпой садюбалапспрующейся схемы / с частот);ыл1 выходом, реверсивного счетчика 2 и узла упрасления 3.

Самобалансирующаяся схема содержит равноплечий мост 4 (одним пз плеч которого 5 является термпстор), импульсный усилитель 5, запоминающий детектор 6, генератор 7 управляемой частоты и усилитель 8 мощности, непосредственно питающий мост импульсным напряжением с амплитудой Um, длительностью То и частотой повторения Fp. Эта часть схемы обеспечивает получение последовательности прямоугольных импульсов с частотой повторения, линейно связанной со значением измеряемой мощности.

В качестве блока 2 применен реверсивный счетчик 5 обычного типа с раздельными входами «На суммирование и «На вычитание. Поскольку предлагаемый измеритель должен давать периодические цифровые отсчеты, соответствующие текущему значению контролируемой мощности СВЧ, ритм его работы определяется задающим генератором 10, формирующим короткие импульсы с постоянной частотой иовтореиия (см. фиг. 2, а). В исходном состоянии измеряемая мощность Ревч не поступает иа термистор, так как высокочастотный переключатель 11 закрыт. Триггеры Гь , Гз, Г.) находятся в таких состояниях, при которых импульсно-потенциальные вентили В, Вз, B и 5,5 закрыты, а вентиль В открыт. Если в некоторый момент о, соответствующий началу работы измерителя, нажать кнопку /, то нродифференцированный цепочкой RzCi перенад напрял ения на делителе позволит перевести триггер Т во второе устойчивое состояние (см. фиг. 2,6). При этом открывается вентиль S, обеспечивая прохождение импульсов задающего генератора через ранее открытый вентиль Во на счетные входы триггера Т. Этот триггер, управляемый первым и вторым импульсами генератора 10, формирует первый разрещающий импульс длительностью Го (см. фиг. 2, в). При этом вентиль 64 открывается на время Го, и импульсы с генератора 7 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика. Так как переключатель и закрыт н мощность СВЧ на термистор не поступает, частотно-импульсный термисторный мост работает на некоторой частоте Fp, определяемой из соотнощения о . 7 - Ч4/, где т - сопротивление термистора в рабочей РО - мощность подогрева, соответствующая выбранной рабочей точке на характеристике термистора (Р); Um, TO, tp,, Fp - соответственно амплитуда, длительность, период повторения и частота импульсов питания моста в исходном состоянии при . Таким образом, в первый измерительный такт длительностью Го через вентиль B.i на суммирующий вход реверсивного счетчика поступает некоторое число импульсов п (см. фиг. 2,д), которые с учетом (1) можно записать выражением: п Г„ Задним фронтом импульса с триггера Г2 иереводится во второе устойчивое состояние триггер Гз (см. фиг. 2, е), и перепадами напряжения с его выходов соответственно закрывается вентиль 82, а открываются вентиль В и высокочастотный переключатель 11. Теперь импульсы с генератора 10 подаются на триггер Ti, формирующий второй разрещающий импульс также с длительностью Го (см. фиг. 2,ж). Этот импульс обеспечивает прохождение импульсов новой частоты Fp с генератора 7 на вычитающий вход реверсивного счетчика. Повое значение частоты Fp, определяемое новым соотиощением мощностей, действующих на термистор, можно определить из ,его соотношения: Ш, Р, 4R. где Poi РО--Рсвч - новое значение мощности, подводимой к термистору за счет обратной связи; /р, и Fp - соответственно период и частота повторения импульсов генератора 7 после подачи на термистор измеряемой мощности РС.ПЧЧисло импульсов пр, поступивших на вычитающий вход счетчика за время Го (см. фиг. 2, з), можно записать выражением, аналогичным с (2) , 4Яо, т П,Т,. После прохождения через вентиль В четырех импульсов генератора 10 триггер Т возвращается в исходное состояние, и задним фронтом перепада напряжения с его выхода запускается ждущий блокинг-генератор 12, выходным импульсом которого (см. фиг. 2, и) переводятся в исходное состояние триггеры Т, Гз. Па этом очередной цикл измерения заканчивается. После окончания цикла измерекия в реверсивном счетчике 2 окажется зарегистрированным число л , равное п Т,(Рр,-Рр:)(5) Пли, учитывая (1) н (3), получим (P,-PoJ /CPc где К - постоянный коэффициент, определяемый выбранными параметрами измерителя. Далее импульс с блокинг-генератора, задержанный на А/1 участком а-б линии задержки ЛЗ (см. фиг. 2, к), поступает на импульсные входы ряда считывающих вентилей Bi, обеспечивая выдачу параллельным двоичным кодом числа п во внещнюю цепь системы. Этот же импульс, но дополнительно задержанный на Л/2 участком б-в линии задержки (см. фиг. 2,л), производит сброс показаний счетчика, подготавливая его для следующего замера нового числа п, соответствующего новому значению измеряемой мощности СВЧ. Одновременно импульс переводит триггер TI во второе устойчивое состояние, начиная новый цикл измерения. Далее этот процесс будет происходить периодически с периодом /лзм 4Го, где 4i3M - время одного цикла измерепия. Таким образом, из цикла измерения исключается операция установки нуля прибора и тем самым уменьшается до минимума время измерения.

рующиися термисторный мост, переключатель мощности СВЧ, задающий генератор, счетчик импульсов, триггеры, вентили, блокинг-генератор, отличающийся тем, что, с целью получения периодических цифровых отсчетов, исключения из процесса измерения операции установки нуля и устранения необходимости дополнительной термокомпенсации, выход частотно-импульсного моста связан через вентили с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, а потенциальные входы этих вентилей связаны с выходами соответствующих триггеров, входы которых через вентили соединены с выходами задающего генератора.