Преобразователь сверхвысокочастотных сигналов Советский патент 1980 года по МПК G01R21/06 

I

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерени сверхвысокочастотной (СВЧ) мощности или напряженности электрического СВЧ поля в линиях передачи.

Известен преобразователь сверхвысо- кочастотных сигналов, содержащий полупроводниковый датчик, установленный в линии передачи , термодатчик, подключенный одним вьшодом к источнику питания, и генератор тока l .

Однакр в известном преобразователе различные температурные характеристики датчика мощности и термодатчика не позволяют произвести компенсацию температурной погрешности в широком температурном диапазоне с высокой точностью.

Цель изобретения - повышение точности измерения при расширении температурного диапазона.

Для Этого в преобразователь сверхвы- сокочастотных сигналов, содержащий полупроводниковый датчик, установленный в линии передачи, термодатчик, подключен-

ный одним выводом к источнику питания, и генератор тока, между источником питания и вьшодом полупроводникового датчика введены соединенные последовательно эталонный резистор и регулирующий элемент, управляющий вход которого соединен с выходом введенного блока сравнения, неинвертирующий вход которого подключен к общей точке соединения генератора тока и термодатчика, а инвертирующий вход - к общей точке соединения эталонного резистора и регулирующего элемента, кроме того, полупроводниковый датчик и термодатчик выполнены из высо- коомного кремния.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Схема преобразователя сверхвысокочастотных сигналов содержит полупроводниковый датчик 1, линию 2 передачи, регулирующий элемент 3, эталонный резистор 4, источник 5 питания, блок 6 сравнения, термодатчик 7, генератор 8 тока. Преобразователь работает следующим образом. Полупроводниковый датчик 1 питается постоянным током от источника питания 5 через последовательно соединенные Эталонный резистор 4 и регулирую;ций элемент 3. Блок 6 сравнения, неинверти руюЕций вход которого подключен к термодатчику 7, питаемому от генератора 8 тока, а инвертирующий вход - к эталонному резистору 4, сравнивает падение постоянных напряжений на термодатчике 7 и эталонном резисторе 4 и изменяет питающий ток полупроводникового датчика 1 с помощью воздействия сигналом ошибки на регулирующий элемент 3 так, чтобы эти падения напряжений были равными. При изменении температуры окружающей среды, например, увеличении, выход аой сигнал полупроводникового датчика 1 уменьшается, а сопротивление термодатчика 7 увеличивается и на неинвертирую щий вход блока 6 сравнения поступает сигнал ошибки, который воздействует на регулирующий элемент 3 и увеличивает ток через эталонный резистор 4, что при Водит к увеличению тока полупроводникового датчика 1. При этом выходной сиг нал полупроводникового датчика 1 ув. ели чивается и компенсирует уменьшение его чувствительности, вызванное увеличением температуры Известно, нто температурная зависимость выходного сигнала полу проводникового датчика 1 U., питаемо го от г-енератора 8 тока, описывается по казательной функцией где Ufj-, - выходной сигнал при 293 К Т - температура полупроводнико вохх датчика 1; TO - 293 К; , If - температурный коэффициент. Термодатчик 7 изготовлен из высокоомного кремния. В данном устройстве температурная зависимость напряжения на нем описьшается показательной фуак:- цией OT- oo-ljX оо напряжение на термодатчике 7 при TO ; iX - температурный коэффициент. Для полупроводниковых датчиков 1, изготовленных из высокоомного кремния, работающих в области тепловых носителей тока, где полупроводниковый датчик 1 имеет квадратичную характеристику, Ъ с J что является условием термо- компенсации в широком температурном диапазоне с погрешностью, превышающей + 0.5%.. Качественное и количественное совпадение законов измерения выходного сигнала полупроводникового датчика 1 и термодатчика 7 позволяет уменьшить по- грешности измерения и расширить температурный диапазон. Термодатчики 7, изготовленные из высокоомногоКремния, просты, стабильны, разброс их температурных характеристик не превьшдает 3%, т.е. почти на два порядка меньше, чем у серийных полупроводниковых терморезисторов. В Предложенном устройстве полупроводниковый .датчик 1 выполнен в виде пластинки малых размеров, что обеспечивает малое тепловое сопротивление и защищает его от нагрева при поглощении СЕЧ мощности. В устройстве исключается высоковольтный источник питания, а регулировка напряжения питания иа полупроводниковом датчике 1 осуществляется изменением эталонного резистора 4. Предложенный преобразователь СВЧ сигналов можно ш ироко применять в измерителях импульсной СВЧ мошности в жестких кли1у1атических условиях. Формула изобретения 1.Преобразователь сверивысокочастотных сигналов, содержащий полупроводниковый датчик, установленный в линии передачи, термодатчик, подключенный одним выводом к источнику питания, и генератор тока, отличаюшийс я тем, что, с целью повьщтения точности измерения при расширении температурного диапазона, между источником питания и выводом полупроводникового датчика введены последовательно соединенные эталонный резистор и регулирующий элемент, управляюш:ий вход которого соединен с выходом введенного блока сравнения, неинвертирующий вход которого подключен к общей точке соединения генератора тока и термодатчика, а инвертирующий вход - к. обшей точке соединения эталонного резистора и регулирующего элемента. 2.Преобразователь сверхвысокочастотных сигналов по п. 1, отличающ и и с я тем, что полупроводниковый датчик и термодатчик выполнены из высокоомного кремния.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1, Da.jKa А. С., Микалаускас К. К. Компенсация выходного сигнала датчиков СВЧ модности. Известия вузов , серия Радиоэлектроника, 1976, J.3, Jsfo 3 (прототип).