Устройство для измерения сверхвысокочастотной мощности Советский патент 1981 года по МПК G01R21/04 

(.54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ

МОЩНОСТИ

1

Изобретение относится к устройствам измерительной техники и может использоваться в системах автоматического контроля сложных радиоэлект.роишлх объектов.

Известно устройство для измерения сверхвысокочастотной (СВЧ) мощности, содержащее четырехплечий мост, в плечо которого включен термисторный преобразователь, а в остальныерезисторы, последовательно соединен ные импульсный усилитель, синхронш 1Й детектор, управляемый по частоте генератор импульсов и нормализатор, соединенный с вьпсодами коммутатора, один из входов которого подключен к выходу управляемого по частоте генератора, блок управления, соединенный с управлякяцим входом коммутатора, делитель частоты и отсчетное устройство 13Однако известное устройство имеет невысокое быстродействие.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Для этого в устройстве для измерения сверхвысокочастотной мощности, содержащем четырехплечий мост, в одно плечо которого включен термисторный преобразователь, а в остальные резисторы, последовательно соединенные импульсгшй усилитель, синхронный детектор, управляемый по частоте

to генератор импульсов и нормализатор соединенный с противоположными диагоналями моста, реверсивный счетчик импульсов, соединенный с выходами коммутатора, одии из входов которо15го подключен к выходу управляемого по частоте генератора, блок управления, соединенный с управляющим входом коммутатора, делитель частоты и от счетное устройство, резистор моста,

20 смежный с термисторным преобразователем, выполнен управляемым, при зтом управляющий вход его соединен с выходом блока управления, дополнительный выход которого подсоединен к другому входу нормализатора, делитель частоты включен между выходом управляемого по частоте генератора и другим входом коммутатора, при этом вход импульсного усилителя подключен к свободной диагонали моста, выход управляемого по частоте генератора соединен с другим входом синхронно го детектора, а отсчетное устройство подключено к выходу реверсивного счетчика и,мпульсов. На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного устройства. Устройство для измерения СВЧ мощности содержит четырехплечий мост 1, в одно плечо которого включен термисторный преобразователь 2, а в другиерезисторы 3-5, причем резистор 5 выполнен управляемым, последовательно соединенные импульсный усилитель 6, синхронный детектор 7, управляемый по частоте генератор импульсов 8 и нормализатор 9, а также блок управления 10 и последовательно соединенные делитель частоты 11, коммутатор 12, реверсивный счетчик импульсов 13 и отсчетное устройство 14,

Управляемый резистор 5 может быть выполнен, например, в виде трех параллельно соединенных резисторов 15-17, коммутируемых автоматически переключателем 18 на.три положения. Сопротивление резисторов 3,4 и 15 выбирают равным волновому сопротивлению термисторного преобразователя 1, т.е, R5 R R. Сопротивление резисторов 16 и 17 отличается от сопротивления резистора 15 на равную величину д R соответственно в большую и меньшую стороны, т,е.

R + Д R , R -AR .

И.6Предложенное устройство работает следующим образом,

В первом Положении переключателя 18, когда в плечо моста включен резистор 15, после установления баланса моста сопротивление термисторного преобразователя достигает значения Rf R , Тепловое равновесие термистора термисторного преобразователя с окружающей средой описывается следующим уравнением

01

JJ.V.Pa.Px HlTc,-Q), И)

-t Pa PxO-Vfl H.(V-6),(a)

где модуль коэффициента отражения 5 по напряжению, обусловленный отличи- ем сопротивления термистора от волнового сопротивления.

Поскольку в соответствии с характеристикой термистора RT.f(T) мощность рассеяния термистора во втором положении переключателя 18 меньше мощности рассеяния в первом положении на величину, определяемую разностью выражений (l) и (2)

-(pd-PcrvWr l Px HHtci-V).)

в третьем положении переключателя 18 сопротивление термистора после достижения баланса моста имеет величину RY R - л R , При уменьшении амплитуды импульсов в раз и t const термистор рассеивает мощность

J

.(Ч-б. (4)

-Ш. 4R

Разность выражений (4) и (l) представляет собой величину, на которую увеличилась мощность рассеяния термистора

,).)

дК Поскольку Тд- Tofv й1|, , а

Tj- 1,;, аТа ,

где 1%т температурный коэффициент

сопротивления термистора. тде RX - измеряемая СВЧ мощность; , FC - соответственно амплитуда, длительность и частота импульсов, поступающих на термисторный преобразователь по цепи обратной связи; Н - коэффициент теплового рассеяния ; 9 - температура окружающей среды;Тд - температура термистора термисторного преобразователя. Во втором положении переключателя 18, когда в плечо моста включен резистор 16, после установления баланса сопротивление термистора термисторног э преобразователя принимает значение Rr R +ЛК. При увеличении амплитуды импульса в JBuR раз и .t const уравнение теплового равновесия принимает следующий вид Выражения (З) и (5) равны, следо тельно, .(м V V c yi-t W Принцип работы предложенного устр ства заключается в реализации выраже ния (б), причем с целью упрощения ус ройства вместо умножения частоты F(.j на 2 выполняется деление частот Fpi и F0 на 2, т.е. - J ).-о. Цикл измерения состоит из трех . тактов равной длительности. В первом такте сигнал с блока управления 10 устанавливает переключатель 18 во второе положение и .задает соответствующую амплитуду импульсов но мализатором 9. Через некоторое время, необходимое для установления тем пературы термистора, блок управления 10 соединяет через коммутатор 1 . выход делителя частоты 11 с входом реверсивного счетчика импульсов 13, который регистрирует число импульсов N«. -f t где t - длительность такта измере ния. Во втором такте сигнал с блока уп ния 10 переключает переключатель 18 в третье положение и устанавливает новое значение амплитуды импульсов нормализатором 9. На вход реверсивного счетчика импульсов 13 подается импульсов и он регистрирует число импульсо В третьем такте сигнал с блока управления устанавливает переключатель в первое положение и соединяет через коммутатор 12 выход четырехплечего моста 1 с другим входом реверсивного счетчика импульсов 13, который регистрирует разность между числом импульсов N и числом импульсов Na F.t , поступившим на реверсивный вход в течение третьего такта, N Nfl, Отсчетное устройство 14 показывает результат измерения 1%1)Рх где S - коэффициент преобразования, определенный выбранными параметрами устройства. Далее описанный измерите льный процесс периодически повторяется. Следовательно, результат измерени как и в известном устройстве, не зав СИТ от изменения температуры окружающей среды и определяется составляющмими коэффициента преобразования. Модули коэффициентов отражения (Г и (Гв) однозначно определены значениями сопротивления R + л R и К-дК термистора термисторного преобразователя, задаваемыми четырехплечим мостом. Таким образом, в предложенном устройстве повьшена надежность точность и быстродействие. Формула изобретения Устройство для измерения сверхвысокочастотной мощности, содержащее четырехплечий мост, в одно плечо которого включен термисторньй преобразователь, а в остальные - резисторы, последовательно соединенные импульсный усилитель, сицхрон,ный детектор, управляемый по частоте генератор импульсов и нормализатор, соединенный с противоположными диагоналями моста, реверсивный счетчик импульсов, соединенный с выходами коммутатора, один из входов которого подключен к выходу управляемого по частоте генератора, блок управления, соединенный с управляющим входом коммутатора, делитель частоты и отсчетноБ устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, резистор моста, смежный с термисторным преобра- . зователем, выполнен управляемым, при этом управляющий вход его соединен с выходом блока управления, дополнительный выход которого подсоединен к другому входу нормализатора, делитель частоты включен между выходом управляемого по частоте генератора и другим входом коммутатора, при этом вход импульсного усилителя подключен к свободной диагонали моста, выход управляемого по частоте генератора соединен с другим входом синхрон ного детектора, а отсчетное устройство подключено к выходу реверсивного счетчика импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Осокин В. И. Улучшение метрологических характеристик автоматических цифровых измерителей мощности СВЧ. Республиканский межведомственный тематический научно-технический сборник Радиотехника, вып. 23. арьков, изд-во ХГУ, с. 71-75 (прототип).