Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Соответственно результат измерения можно прочитать по шкале, связанной с движком реостата ям и проградуировать ее в единицах мощностп. Для повышения точности отсчета в качестве !7з используют специальный реостат, снабженный спиральной шкалой. К недостаткам прибора следует отнести отсутствие информации о характере изменения измеряемой мощности, а также необходи- 209 мость в дополнительном времени на повторную балансировку моста. Отмеченные недостатки можно устранить, автоматизировав процесс измерения. Измерительный прибор включает два идентичных равноплечих термисторных моста (рнс. 10.9, б). Термисторы Р ш и к44 основного и вспомогательного мостов размещены в непосредственной близости и находятся в одинаковых температурных условиях.
При отсутствии измеряемой мощности СВЧ мосты самобалансируются путем соответствующего изменения питающих напряжений и, и им Если сопротивление термистора я,п) равно сопротивлениям остальных плеч, то напряжение обратной связи рав. но нулю, Любое изменение внешней температуры, приводящее к нарушению исходного баланса мостов, вызовет появление напря. жения обратной связи и,зр и такое изменение питающих напряже. ний и„ам которое восстановит балансировку в изменившихся условиях. Прн поступлении измеряемой мощности Р,.
сопротивление термистора Д,~п уменьшится и баланс основного моста нарушится. Прн этом возникнет напряжение обратной связи и соответственно понизятся питающие напряжения. В результате баланс основного моста будет восстановлен. Одновременно из-за увеличения сопротивления термистора Рта произойдет разбалансировка вспомогательного мости.
Степень возникшей разбалансировки, а следовательно, и величину мощности Р„фиксируют прибором, включенным в диагональ вспомогательного моста. Рассмотренная измерительная схема объединяет преимушества термисторных мостов обоих типов. Устраняется основной недостаток уравновешенных мостов — прибор позволяет следить за изменениями измеряемой мощности. И одновременно входное сопротивление ваттметра остается всегда согласованным с волновым сопротивлением фидера, подводящего изме.
ряемую мощность. Измерение мощности СВЧ с помощью болометров и термисто. ров сопровождается погрешностями, обусловленными несовершен. ством термисторных камер и мостовых схем. Несовершенство термисторных камер приводит к появлению систематйческих ошибок измерения из-за неточного замещения мощности СВЧ мощностью постоянного тока.
Основные причины этой.погрешности: различие в чувствительности термисторов к мощности СВЧ и постоянного тока (в основном из-за наличия поверхностного эффекта); потери ' измеряемой мощности СВЧ в термисторной камере (рассеянив мощности на стенках камеры и других элементах); потери мощности постоянного тока в соединительных проводниках термистора.
Погрешность замещения можно учесть, если известен коэффи циент преобразования термисторной камеры д, под которым понимают отношение величины замещаюшей мощности постоянного тока (Р,) к действительному значению мощности СВЧ: д =Р„~Рсвч. (10.19) 210 С учетом введенного коэффициента преобразования измеряемая мощность СВЧ Р = — Р„,)ц, (10.20) где Є— замещающая мощность постоянного тока, определяемая с помощью мостовой схемы. Коэффициент преобразования определяют опытным путем прн аттестации камеры, которую включают в высокоточный мост и затем измеряют известную мощность СВЧ.
Так как коэффициент преобразования зависит от частоты, то измерения повторяют прн разных частотах. Дополнительные погрешности измерений возникают в тех случаях, когда отсутствует согласование входного сопротивления камеры с волновым сопротивлением линии передачи. Погрешность измерения, обусловленную этой причиной, можно учесть, если известен модуль коэффициента отражения Г: )освч= (10.21) 1 — ! Г!2 Объединяя формулы (10.20) и (10.21), получаем выражение для измеряемой мощности СВЧ, учитывающее как погрешность замещения, 'так и погрешность из-за ее отражения в месте присоединения прибора: Р.=Р.41ч П вЂ” ! Г! ')1- (10.22) Несовершенство мостовых схем приводит к погрешностям измерения за счет неточного определения величины замещающей мощ- ~ 'ности постоянного тока.
При этом одной из главных причин погрешности является недостаточная стабильность источников питания. Высокая стабильность питающего напряжения особенно необходима для неуравновешенных мостов. Поэтому в современных измерителях малой мощности применяют источники стабилизированного напряжения с высоким коэффициентом стабилизации. Измерение с помощью термопар заключается в регистрации значения термо-э. д.
с., возникающей при рассеянии энергии СВЧ. Структурная схема ваттметра включает приемный термопреобразователь и измерительную часть. Основным элементом преобразователя является блок высокочастотных дифференциальных термопар, одновременно выполняющих функции согласованной нагрузки и дифференциального термометра. В диапазоне СВЧ, как пРавило, применяют термопары в виде тонких металлических пленок, напыленных на диэлектрическую подложку.
Основной характеристикой термоэлектрических преобразователей является амплитудная характеристика и,,д,— — "1(Р„), линейный участок "оторой определяет пределы измерения мощности. Основным элементом измерительной части прибора служит вольтметр постоянного тока с аналоговым или цифровым отсчетным устройством. К пРеимуществам термоэлектрических ваттметров следует отнести 211 малую зависимость результатов измерения от колебаний температуры окружающей среды и малое время подготовки прибора к.
работе. Недостатками ваттметров являются ограничение верхнего уровня динамического диапазона и недостаточная устойчивость н перегрузам, ограничивающая допустимое значение средней мощности при измерении импульсных сигналов. (10.23) 4 10А. Ваттметры проходящей мощности Под проходящей мощностью Р„линии передачи понимают раз,ность мощностей падающей Рва и отраженной Р„в волн: ар Рва» Рога Проходящую мощность СВЧ можно измерить рассмотренными (см. $10.3) ваттметрами, ися/а пользуемыми совместно с на- правленными ответвителями, -- ими или приборами, действие кото.рггаоино»- — — — — — — — и» Мжа рых основано на использовании физических явлений, не требующих полного поглощения из1гис.
1ОЛО. Измерение мощности с ис- меряемой энергии. К ним отнополвзованием направленного отвезен- сятся измерители мощности на преобразователях Холла, с поглощающей стенкой„и пондеромоторные ваттметры. В последние годы для измерения мощности СВЧ начали использовать эффект так называемых г о р я ч и х носителей тока в полупроводниках. Измерение с помощью направленных ответвителей.
Проходящую мощность СВЧ можно измерить ваттметрами поглощающего типа, используя их совместно с направленными ответвителями. Направленными отвствителями называют устройства, которые при включении в линию передачи реагируют на мощность, распространяющуюся лишь в одном определенном направлении. Опи позволяют отвести к ваттметру малую, но вполне определенную часть передаваемой мощности. На рис. 10.10 схематически изображен волповодный направленный ответвитель совместно с поглошающим измерителем .малой мощности, подключенным к выходу А.
Конструктивно направленный ответвитель представляет систему из двух волноводов, связанных посредством двух (или более) щелей связи. Расстояние между центрами щелей равно нечетному числу четвертых долей длины волны. Волновод включаемый в линию передачи, называют перв и ч и ы м. К выходам вторичного волновода подключают согласованные нагрузки, одной из которых служит измерительный п и- Р бор, а другой — поглошающее сопротивление.
Для измерения мощности падающей волны Р измеритель малой мощности подключают к выходу, А, а для измерения мощности отраженной волны Р„„— к выходу Б. Действительное значение 212 измеряемой мощности будет превосходить показание измерительного прибора Р, в й раз: ~~ иеи ( 10.24) Коэффициент й, равный отношению'мощности в первичном волноводе к мощности, рассеиваемой на согласованной нагрузке вто- л!е ричного волновода, называют и дяы йереходным затухание м направленного ответвите- ";::" л„деия ся.е -д '-"":,: ля. Его значение обычно лежит в пределах 10 — ' — 1О-'. Для повышения точности измерения Вг Ляя необходимо, чтобы второй выход направленного ответвителя был нагружен на согласованное Рнс. 1011, измерение мощности с нсгасящее сопротивление.
пользаваннем рефлектометра На рис. 10.11 показано простейшее применение направленного ответвителя для непосредственного измерения проходящей мощности. При наличии согласования н работе диодов Д1Д» в пределах квадратичного участка вольт-амперной характеристики постоянные составляющие тока детекторных цепей пропорциональны мощности падающей и отраженной волн. Если прн этом индикаторный прибор ' регистрирует разность указанных токов, то , согласно (10.23) его показания 6 пропорциональны проходящей мощности Р р. Измерительные Е приборы подобного,.типа называют рефлектометр а м и.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
