АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ Советский патент 1973 года по МПК G01R21/12 

1

Изобретение относится к измерительной технике СЕЧ и может быть использовано при измерениях мощности в жестких полевых условиях с большим перепадом темнератур.

Известны измерители мощности, состоящие из автобалансного термисторното моста, выпрямителя, генератора пилообразного напряжения, компаратора, интегратора, СВЧ-выключателя и отсчетно-регистрирующего устройства.

Однако известные измерители мощности имеют больщую погрешность измерения при работе В малом температурном диапазоне.

Целью изобретения является создание автоматического измерителя СВЧ-мощности, обладающего малой погрешностью измерения при работе В жестких полевых условиях с большим перепадом температур.

Это достигается тем, что в измеритель дополнительно включе 1Ы вычитающее устройство, источник онорного напряжения и управляемый генератор высокочастотного напряжения. Один ВХОД вычитающего устройства соединен с ВЫХОДОМ выпрямителя, другой вход - с ВЫХОДОМ источника опорного напряжения. Выход вычитающего устройства соединен с ВХОДОМ интегратора, выход которого подключен к ВХОДУ управляемого генератора высокочастотного напряжения, а выход последнего

2

соединен с термистором, включенным в одном из плеч автобалансного моста.

На чертеже приведена блок-схема измерителя СВЧ-мощности.

Устройство состоит из автобаланеного моста / переменнного тока с избирательным усилителем 2, выпрямителя 5, вычитающего устройства 4, источника 5 опорного напряжения, интегратора 6, управляемого генератора 7 высокочастотного напряжения, генератора 8 пилообразного напряжения, компаратора 9 с релейным ВЫХОДОМ, выключателя 10 высокочастотной мощности, отсчетно-регистрирующего узла //.

В исходном состоянии после подачи напряжения питания реле 12 и 13 не возбуждены, и на выходе автобалансного моста, образованного избирательным усилителем 2 с резнсторным мостом В положительной обратной

СВЯЗИ, устанавливается постоянное по амплитуде напряжение колебания, которое поступает затем на выпрямитель 5. С выпрямителя постоянное напряжение Lg поступает на один из ВХОДОВ вычитающего устройства 4. На другой ВХОД вычитающего устройства с источника 5 опорного напряжения подается постоянный уровень Uo того же знака, что и напряжение Us. Величина напряжения Uo выбирается из необходимости обеспечения требуемой

чувствительности автобалансного моста. Разностное напряжение Af/ с выхода В1з1читающего устройства, поступая через нормально замкнутые контакты реле на вход интегратора 6, приводит к изменению его выходного уровня, который, в свою очередь, изменяет амплитуду высокочастотного выходного напряжения управляемого генератора 7. При этом амплитуда напряжения колебаний автобалансного моста изменяется таким образом, что выходное папряжение Ов выпрямителя 3 приближается по своему значению к величине С/о источника опорного напряжения и разностное нанряжение At/ уменьшается. В идеальном случае, когда отсутствует дрейф интегратора 6, в установившемся состоянии разностное напряжение равно .нулю. При этом постоянное выходное напряжение интегратора с помощью управляемого высокочастотного генератора поддерживает амплитуду колебаний автобалансного моста, обеспечивающую равенство (7в /о. Таким образом, замкнутое кольцо, образованное автобалансным мостом, выпрямителем, вычитающим устройством, интегратором и управляемым генератором, представляет собой систему автоматического регулирования с астатизмом первого порядка, обеспечивающую в установившемся состоянии равенство А6 О.

В исходном состоянии до подачи команды «Измерение реле 12 и 13 не возбуждены, и их контакты находятся в положениях, обеспечивающих прохождение мощности СВЧ через высокочастотный выключатель 10 на термистор 14. При поступлении мощности СВЧ на термистор амплитуда колебаний автобалансного моста уменьшается, вызывая появление разностного напряжения АУ, которое с помощью интегратора и управляемого генератора приводит к уменьшению дополнительной мощности разогрева термистора высокочастотным напряжением на величину поданной-мощности СВЧ. При этом амплитуда колебаний автобалансного моста возрастает до-прежней величины, обеспечивающей равенство UB UO. По команде «Измерение в момент времени ti срабатывает реле 12. С помощью одних контактов и выключателя мощности прекращается подача СВЧ-сигнала на термистор, и запускается геператор пилообразного напряжения, а другими контактами выход вычитающего устройства переключается с входа интегратора к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен с входом интегратора.

В первоначальный момент, после снятия мощности СВЧ с термистора, амплитуда колебаний автобалансного моста возрастает, и на выходе вычитающего устройства появляется разностное напряжение AU. Одпако вследствие того, что следящая система разомкнута и напряжение AU на вход интегратора не поступает, выходное папряжение интегратора, а, следовательно, и выходное высокочастотное напряжение управляемого генератора остаются постоянными. Под действием выходного

4

напряжения генератора 8 через термИстОр 14 начинает протекать возрастающий постоянный ток. Амплитуда колебаний автобалансного моста, а следовательно, и разностное напряжение At/ начинает уменьшаться. В момент времени /2, когда величина замещающей мощности постоянного тока, рассеиваемой на термисторе, станет равна измеряемой мощности СВЧ, разностное напряжение At/ уменьщится

до нуля. При этом срабатывает компаратор, возбуждая обмотку реле 13. Срабатывание реле 13 приводит к остановке одними контактами генератора пилообразного напряжения и запуска другими контактами отсчетно-регистрирующего узла 11. Величина выходного напряжения t/в генератора 8, зафиксированная узлом //, связана с измеряемой мощностью СВЧ. При работе в фиксированной точке вблизи нулевого потенциала величина порога

чувствительности и его нестабильность не превышает нескольких милливольт в широком температурном диапазоне. В изобретении уровень сравниваемых компаратором напряжений определяется выбором рабочей точки интегратора и поддерживается системой регулирования постоянным независимо от температурных условий работы устройства.

В данном устройстве обеспечивается практически полная компенсация дрейфа интегратора любой величины. Это достигается за счет конденсатора 15, стоящего на входе интегратора. При появлении дрейфа интегратора возникает сигнал рассогласования, который отрабатывается замкнутой системой регулироваПИЯ. В установивщемся состоянии до подачи команды «Измерение и размыкания системы регулирования на выходе вычитающего устройства присутствует остаточный сигнал рассогласования AU, компенсирующий дрейф интегратора и поддерживающий его выходной уровень постоянным. При этом конденсатор 15 заряжен до величины остаточного напряжения рассогласования AU, которое после размыкания системы регулирования поддерживает выходное напряжение интегратора постоянным в течение t, тем самым обеспечивая полную компенсацию дрейфа интегратора.

Для выполнения данного условия постоянная времени разряда компенсирующего конденсатора 15 должна быть на порядок больше времени /г

Изобретение позволяет исключить основные погрещности преобразователя, повысить точность измерения и расширить рабочий температурный диапазон. При этом значительно снижаются требования к одному из основных узлов устройства - интегратору, что позволяет существеппо упростить схему последнего.

Проводившиеся испытания показали высокие метрологические качества предлагаемого устройства в широком температурном дианазоне (от -50 до +60°С). Приведенная погрешность преобразования (без учета погрешности

СВЧ-элементов) в диапазоне мощностей 50-

2500 мквт не превышает 1%; время измерения 2-3 сек.

Предмет изобретения

У втоматический компенсационный измеритель СВЧ-мощности, содержащий автобалапсный термисторный мост, выпрямитель, генератор пилообразного напряжения, компаратор, интегратор, СВЧ-выключатель и отсчетно-решающий узел, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения

рабочего температурного диапазона, в него дополнительно включены вычитаюш,ее устройство, источник опорного напряжения и управляемый генератор высокочастотного напряжения, причем один вход вычитаюш.его устройства соединен с выходом выпрямителя, другой вход - с выходом источника опорного напряжения, выход вычитающего устройства соединен с входом интегратора, выход которого подключен к входу управляемого генератора высокочастотного напряжения, а выход последнего соединен с термистором, включенным в одно из плеч автобалансного моста.