Измеритель СВЧ мощности Советский патент 1982 года по МПК G01R21/04 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СВЧ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения мощности электрических сигналов высокой частоты.

Известен измеритель СВЧ мощности, содержаний самобалансирующийся термисторный мост, генератор управляемой частоты, генератор опорной частоты, вычитающее устройство электронный ключ и счетчик, в котором с целью обеспечения автоматического переключения пределов измерения и повышения точности измерений, к выходу вычитающего устройства подключены пocлeдoвateльнo соединенные делители разнотгтной частоты, выходы которых через логические схемы совпадения и схему сборки подключены к электронному ключу, причем вход одной из схем,совпадения подключен к выходу вычитающего устройства 1.

Недостаток указанного измерители СВЧ мощности заключается в низкой надежности.

Известен также измеритель СВЧ мощности, содержащий делитель мощности, , соединенный через переключатель с чувствительным элементом термисторного моста, выход которого через избирательный усилитель подключен к выпрямителю, соединенному выходом непосредственно с выходом компаратора и через интегратор - с его вторым входом, причем выход компаратора че10рез схему управлений подключен к генераторам пилообразного напряжения, выходы которых через переключатель соединены с чувствительным Элементом термисторного моста и через вычитаю щий блок с индикатором {21.

Недостатком известного измерителя СВЧ мощности также является низкая надежность.

Цель изобретения - повышение наXдежности .

Поставленная цель достигается за счет того, что в измеритель СВЧ мощности, содержащий термисторный 392 мост, подключенный первым плечом через ограничительный резистор к источнику питания, а. противоположным - к общей шине, усилитель, подключенный первым и вторым входами ко входу и выходу термисторного моста соответственно, а выходом - к первому входу блока индикации и через резистор обратной связи - к объединенным выходам первого пле-ча и ограничитель- JQ

ного резистора, последовательно соединенные источник стабилизированного тока и пороговый элемент, подключенный выходом ко второму входу блока индикации, ВЧ выключатель и управляемый ВЧ генератор, выходы которых объединены и подключены ко входу термисторного моста, а вход управляемого ВЧ генератора подключен к выходу порогового элемента, введены направленный ответвитель и управляющий термистор, подключенный между выходом направленного ответвителя и общей шиной, причем вход направленного ответвителя подключен к выходу ВЧ выключателя, а выход - ко входу порогового элемента.

На фиг.1 показана функциональная .схема измерителя СВЧ мощности; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняю щие принцип работы измерителя СВЧ мощности; на фиг.З характеристика вход-выход порогового элемента. Измеритель СВЧ мощности содержит термисторный мост 1, подключенный первым плечом через ограничительный резистор 2 к источнику питания, а противоположным - к общей шине, усилитель 3, подключенный первым и вторым входом ко входу и выходу термисторного моста 1 соответственно, а эыходом - к первому входу блока k Индикации и через резистор 5 обратно связи к первому плечу термисторного моста 1, последовательно соединенные источник 6 стабилизированного тока и пороговый элемент 7, подключенный вы ходом ко второму входу блока 4 индикации ВЧ выключатель 8 и управляемый ВЧ генератор 9 выходы которых объединены и подключены ко входу термисторного моста 1, а вход управляемого ВЧ генератора 9 подключен к выходу порогового элемента- 7, направленный ответвитель Ю, вход которого подключен к выходу ВЧ выключателя, а выход - ко входу порогового элемента 7, управляемый термистор 11

мисторного моста и через ответвитель 10 на управляющий термистор 11. Под действием измеряемой ВЧ мощности со противление термистора 11 уменьшается, следовательно, при постоянстве тока через термистор 11, задаваемого источника 6 стабилизированного тока, напряжение U,, у на управляющем термисторе 11 уменьшается до величины

и (фиг.26). Уменьшение напряжения на управляющем термисторе 11 вызывает уменьшение амплитуды напряжения ВЧ на выходе управляемого ВЧ генератора 9 которое подается на измерительный термистор 2, обеспечивая его дополнительный разогрев с целью регулировки уровня чувствительности ваттметра.

В момент подачи команды Измерение 2 подключенный между выходом направленного ответвителя 10 и общей шиной. Элементы 1-5 образуют самобалансирующийся термисторный мост. Измеритель СВЧ мощности работает следующим образом. В исходном состоянии выключатель 8 обеспечивает прохождение измеряемой мощности ВЧ на измерительный термистор, включенный в плечо тернапряжение питания подается на выключатель 8 и прекращает подачу измеряемой мощности в тракт измерения. Напряжение на управляющем термисторе 11 вследствие увеличения его сопротивления возрастает и изменяет выходное напряжение порогового элемента 7 в соответствии с его выходной характеристикой (фиг.З) т.е. ступенчатым образом. Эту характеристику можно получить, например, путем последовательного включения аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей в микросхемном исполнении. Причем каждая ступенька выходного напряжения порогового элемента определяет один уровень чувствительности ваттметра или, следовательно, один предел измерения. Однако, несмотря на возрастание напряжения на выходе порогового элемента 7 изменения амплитуды выходного напряжения управляемого ВЧ генератора 9 не произойдет, так как генератор изменяет амплитуду выходного напряжения в соответствии с величиной напряжения на своем входе только тогда, когда у него на входе происходит уменьшение уровня напряжения-, т.е. когда происходит уменьшение уровня напряжения на управляющем термисторе 11. Это обеспечивает постоянство выбранного уровня чувствительности в пределах одного цикла измерения (фиг.2а).

После прекращения подачи измеряемой мощности в измерительный тракт напряжение обратной связи автобалансного моста резко возрастает до уровня UQ (фиг.2д), компенсируя воздействие на термистор измеряемой мощности ВЧ и тем самым возвращая его в прежнюю рабочую точку.

Изменение напряжения обратной связи автобалансного моста происходит в соответствии с уравнением

Ро Риэм+Рт+ос+Р:л- ° 5%

где PQ - суммарная мощность, рассеиваемая на измерительном термисторе;

- измеряемая мощность ВЧ;

игм

РТ - мощность, эквивалентная воздействию на термистор температуры окружающей среды;

Pgj. - электрическая мощность, подавае1-1ая по цепи обратной связи автобалансного моста;

РЫТ - мощность дополнительного разогрева термистора напряжением с выхода управляемого генератора, обеспечивающая изменение уровня чувствительности. Разность напряжений на выходе усилителя 3 при подаче измеряемой мощности на измерительный термистор моста и без нее является мерой измеряемой мощности ВЧ. Эта разность при данном уровне чувствительности фиксируется блоком 4 индикации, проградуированным в единицах мощности.

При сильном уменьшении измеряемой мощности 34 (значение Pq на фиг.2а) появляется необходимость уменьшения предела измерения, т.е. увеличения чувствительности измерителя СВЧ мощности. Это достигается автоматически следующим образом.

Снижение измеряемой мощности до уровня Рп вызывает увеличение (относительно уровня и) напряжения на управляющем термисторе 11 до величины UQ (фиг.2В). Но так как , т.е. происходит уменьшение уровня напряжения на управляющем термисторе 11, то произойдет увеличение амплитуды ВЧ напряжения управляемого, генератора 9 и тем самым повысится уровень чувствительности измерителя СВЧ мощности, т.е. произойдет уменьшение предела измеряемой мощности.

5 В соответствии с уравнением (1 ) при увеличении Ру пропорционально уменьшится PQ , а следовательно, и и ос (до уровня фиг.2д). Напряжение с выхода порогового элемента

0 поступает на управляющий вход блока k индикации, в котором осуществляется индикация цены деления индикатора мощности, т,.е. индикация автоматически выбранного уровня чувствительности.

Таким образом, цикл измерения малого уровня измеряемой мощности будет осуществлен уже при повышенном уровне чувствительности измерителя

0 СВЧ мощности, опр(еделяемом уровнем напряжения иг(фиг.2б) на управляющем термисторе 11.

При сильном возрастании уровня измеряемой мощности (значение Рд на

фиг.2а) аналогично будет автоматически осуществлено снижение уровня чувствительности, т.е. увеличение, предела измеряемой мощности. В соответствии с характеристикой порогового

0 устройства измеритель СВЧ мощности может обеспечить автоматический выбор любого из четырех пределов измерения, соответствующих четырем уровням О, UlU , выходного напряжения порогового элемента (фиг.З)

Предлагаемый измеритель СВЧ мощности с автоматическим выбором предела измерения является единственно при(Эмлемым устройством при автоматическом измерении и регулировании мощности в труднодоступных местах, агрессивных средах и т.д. Вместе с тем, он имеет меньшее количество сложных блоков, следовательно, обладает меньшей стоимостью и большей надежностью.

Формула изобретения

Измеритель СВЧ мощности, содержащий термисторный мост, подключенный первым плечом через ограничительный резистор к источнику питания, а противоположным - к общей шине, усилитель, подключенный первым и вторым входами к входу и выходу термисторного моста соответственно, а выходом г к первому входу блока индикации и через резистор обратной связи - к объединенным выходам первого плеча и ограничительного резистора, последовательно соединенные источник стабилизирюванного тока и пороговый элемент, подключенный выходом к второму входу блока индикации, ВЧ выключатель и управляемый ВЧ генератор, выходы которых объединены и подключены к входу термисторного моста, а вход управляемого ВЧ генератора под ключен к выходу порогового элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены направленный ответвитель

28 и управляющий термистор, подключенный между выходом направленного ответвителя и общей шиной, причем вход направленного ответвителя подключен к выходу ВЧ выключателя, а выход - к входу порогового элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 293213, кл. G 01 R 21/00, опублик.15.01.71. 2.Авторское свидетельство СССР № 78260, кл. G 01 R 21/0, опублик.25.67-75 (прототип).