Устройство для измерения сверхвысокочастотной мощности Советский патент 1978 года по МПК G01R21/07 

I

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения напряженности СВЧ поля и мощности в линиях передачи.

Известно устройство для измерения сверз1высокочастотной мощности, содержащее полупроводниковый датчик, помещенный в линии передачи, источник питния и импульсный вольтметр.

Однако известное устройство имеет ограниченный динамический диапазон измеряемой СВЧ мощности и повышенную погрешность измерения. Для поддержания постоянной температуры полупроводникового датчика путем регулирования величины нагревающего тока, протекающего через него, при приемлемом значении падения постоянного напряжения на датчике, датчик должен иметь большое тепловое сопротивление и малое сопротивление постоянному току. Это приводит к увеличению удельных потерь СВЧ мощности, выделяющихся в датчике в виде тепла, что ограничивает верхний предел измерения СВЧ мощности. Нижний предел измерения СВЧ мощности ограничен нестабильностью уровня ограничения ограничителя на входе импульсного вольтметра и нестабильностью питающего импульсного напряжения. Погрешность измерения определяется относительной нестабильностью уровня ограничения и импульсного напряжения, а также изменением падения постоянного напряжения на датчике при изменении нагревающего тока.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона при повышении точности измерения.

Для этого в устройство для измерения сверхвысокрчастотной мощности, содержащее полупроводниковый датчик, помещенный в передачи, источник питания и импульсный вольтметр, дополнительно введены инвертирующий повторитель напряжения, схема сравнения, регулирующий элемент и этгшонное сопротивление, причем выход полупроводникового датчика подключен через инвертирующий повторитель напряжения к импульсному вольтметру и к одному из плеч схемы сравнения, а.через последовательно соединенные регулирующий 3.rieмент и эталонное сопротивление подключен к источнику питания, другое плечо схемы сравнения соединено с эталонным сопротивлением, а её выход подключен к управляющему входу регулирующего элемента.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для измерения саерхвысокочастотной мощности.

Устройство для измерения сверхвысокочастотной мощности содержит полупроводниковый датчик 1, помешенн 2й в линии 2 передачи, источник 3 питания и импульсный вольтметр 4, инвертируюйзий повторитель 5 напряжения, схема 6 сраБнения, регулирующий элемент 7 и эталонное сопротивление 8, причем выход полупроводникового датчика 1 подключен через инвертирующий повторитель 5 напряжения к импульсному вольтметру 4 и к одному из плеч схемы 6 сравнения, а череэ последовательно соединенные регулирующий элемент 7 и эталонное сопротивление 8 подключен к источнику 3 питания, другое -плечо схеvsfu б сравнения соединено с эталонным сопротивлением 8, а ее выход подключен к управляющему входу регулирующего элемента 7.

Устройство для измерения сверхзысокочастотной мощности работает следую щмм образом. е

о

Выходной сигнал полупроводникового датчика 1, работающего на оснойе эффекта изменения сопротивления полупроводника в электрическом поле, прямо пропорционален его чувствительности и падению постоянного напряжения на нем. Поэто1лу изменение выходного сигвала полупроводникового датчика 1 вследствие зависимости его чувствительности от температуры (при постоянной величине СВЧ мощности в линии передачи} можно компенсировать соответствуюiUHM изменением величины падения постоянного напряжения на нем, что осуществ«пяется путем изменения величины постоянного тока, питающего полупроводниковый датчик. Мерой температуры полупроводникового датчика служит па дение постоянного напряжения на нем, которое в случае стабильного питающего тока пропорционально сопротивлению датчика. Температурную компенса- цию выходного сигнала полупроводникового датчика осуществляют с помощью управления величиной, питающего датчик постоянного тока по падению напряжени на датчике 1. Полупроводниковый датчик 1 питается постоянным током от источника 3 питания через последовательно соединенные регулирующий элемент 7 и эталонное сопротивление 8. Схема б сравнения сравнивает падения постоянных напряженийна полупроводниковом датчике 1 и эталонном сопротивлении 8 и изменяет питающий ток полупроводникового датчика 1 с помощью воздействия сигналом ошибки на регулирующий элемент 7 таким образом, чтобы эти падения напряжений были равны. Инвертирующий повторитель 5 напряжения имеет коэффициент передачи напря:йсения , т.е. меняет фазу сигнала на , что необходимо для нормальной работы схемы 6 сравнения. Кроме того, он выполняет и функции согласующей схемы между входным импедансом импульсного вольтметра 4 и выходным сопротивлением полупроводникового датчика. При изменении температуры полупроводникового датчика 1, например увеличении, сопротивление полупроводникового датчика 1 увеличивается, а его чувствительность уменьшается. Увеличение сопротивления полупроводникового датчика

5 1 приводит к увеличению падения постоянного напряжения на нем. В этом случае на выходе схемы б сравнения появляется сигнал ошибки, который воздействует на регулирующий элемент 7

) таким образом, что увеличивается ток через эталонное сопротивление 8. Это приводит к увеличению тока, полупроводникового датчика 1 и дальнейшему увеличению постоянного напряжения на нем.

5 При этом выходной сигнал полупроводникового датчика 1 увеличивается и компенсирует уменьшение чувствительности датчика с увеличением температуры. Несмотря на введение в устройство положительной обратной связи не вс зникает самовозбуждения, так как коэффициент передачи по напряжению, при разомкнутой петле обратной связи, определяющийся только отношением величин

д сопротивлений полупроводникового датчика 1 Rg к эталонному сопротивлению BRj меньше единицы. Для получения условий термокомпенсации это отношение должно быть равно

40

о л а эт

f

где К - температурный коэффициент, сопротивления полупроводникового датчика 1 °,с,

- температурный коэффициент чувствительности полупроводникового ддтчика.

Предлагаемое устройство по сраьнению с известным имеет на 2-3 порядка расширенный динамический диапазон в сторону меньших моошостей при более высокой точности.

Формула изобретения

Устройство для измерения сверхвысокочастотной мощности, содержащее полупроводниковый датчик, помещенный в ли-НИИ передачи,-источник питания и импульсный вольтметр, отличаюЕеее с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона при noB 5demiH точности иэмерения, а него дополнительно введены инвертирующий повторитель напряжения, схема сравнения, регулирующий элемент и эталонное сопротивление, причем выход полупроводникового датчика подключен через инвертирующий пов-. торитель напряжения к импульсному вольт(метру и к одному из плеч схекю сравнения, а через последовательно соединенные регулирующий элемент и эталонное сопротивление подключен к источнику питания, другое плечо схемы сравнения соединено с эталонным сопротивлением, а ее выход подключен к управляющему входу регулирующего элемента.