Устройство для измерения сверхвысокочастотной мощности

 

В. И. Водотовка, Ю. А. Скрипник, Н. Г. Садовый и А. Н. Орел (72) Авторы изобретены я (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ

МОЩНОСТИ

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

Известно устройство для измерения сверхвысокочастотной {СВЧ) мощности, содержащее четырехплечий мост, в одно плечо которого включен термистор10 ный преобразователь, а в остальныерезисторы, последовательно соединен= ные импульсный усилитель, синхронный детектор, управляемый по частоте генератор импульсов и нормализатор, 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 отсчетное устройство (l) °

Однако известное устройство имеет невысокое быстродействие.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Для этого в устройстве для измерения сверхвысокочастотной мощности, содержащем четьфехплечий мост, в одно плечо которого включен термисторный преобразователь, а в остальные— резисторы, последовательно соединенные импульсный усилитель, синхронный детектор, управляемый по частоте генератор импульсов и нормализатор э еоединенный с противоположными диагоналями моста, реверсивный счетчик импульсов, соединенный с выходами коммутатора, адин из входов которого подключен к выходу управляемого по частоте генератора, блок управления, соединенный с управляющим входом коммутатора, делитель частоты и от» счетное устройство, резистор моста, смежный с термисторным преобразователем, выполнен управляемым, при этом управляющий вход его соединен с выходом блока управления, дополнитель879490 Д где Rq - измеряемая СВЧ мощность;

Ц„„, Fy - соответственно амплитуда, длительность и частота импульсов, поступающих на термисторный преобразователь по цепи обратной связи;

Н " коэффициент теплового рассеяния;

9 - температура окружающей среды1

10 т - температура термистора термисторного преобразователя.

Во втором положении переключателя

18, когда в плечо моста включен резистор 16, после установления баланса сопротивление термистора термисторного преобразователя принимает значение R - =R +ЬВ, При увеличейии амплитуды импульса в 9 а> раз и .i =const R уравнение теплового равновесия принимает следующий вид ный выход которого подсоединен к другому входу нормаЛиэатора, 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 импульсов.

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 другие резисторы 3-5, причем резистор 5 вы полнен 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.

Предложенное 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

R = R . .Тепловое равновесие термистора термисторного преобразователя с окружающей средой описывается следующим уравнением

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, R » R » R 5= R. Сопротивление резисторов 16 и 17 отличается от сопротивления резистора 15 на равную величину д К соответственно в большую и меньшую стороны, т.е.

"1ь» R+ R, Rqq= R

i 1=б Р =HUg-6) 1 1Я вЂ” а

UK д i v +v„(- г„Я-и т„,-в), д) где!Га}- модуль коэффициента отражения по напряжению, обусловленный отличием сопротивления термистора от волнового сопротивления.

Поскольку в соответствии с характеристикой термистора R>=f (Т) т„ < АХ

30 мощность рассеяния термистора во втором положении переключателя 18 меньше мощности рассеяния в первом положении на величину, определяемую разностью выражений (1) и (2) З5 ц б о

-(F>- „)+ 1а,) X= („-1,,),(»

В третьем положении переключателя

18 сопротивление термистора после достижения баланса моста имеет величину Й = Й " д К . При уменьшении амплитуды импульсов в " " " раз и

Я

const термистор рассеивает мощность

Um — "" " г,+(- г „=н.(т -ю). <4>

Разность выражений (4) и (1) представляет собой величину, на которую

50 увеличилась мощность рассеяния термистора ц

4Я Ь а Ь

Ф(Г - )- г 1 „=н рЬ-т ). (rj дЯ

Поскольку Т - То= 4Т DT< = > а

hR т т - т = от, ьт »,— где т — температурный коэффициент сопротивления термистора.

5 879490

Выражения (3) и (5) равны, следова-, тельно, ляющмими коэффициента преобразования.

Модули коэффициентов отражения (Г ) и (Гg) однозначно определены значениями сопротивления R + и R u R-bR термистора термисторного преобразователя, задаваемыми четырехплечим мостом. l0 Таким образом, в предложенном устройстве повышена надежность, точность и быстродействие.

Формула изобретения

Устройство для измерения сверхвысокочастотной мощности, содержащее четырехплечий мост, в одно плечо которого включен термисторный преобразователь, а в остальные †. резисторы, последовательно соединенные импульсный усилитель, сиид<рон,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

ÇO коммутатора, делитель частоты и отсчетное устройство, о т л и ч а ющ е е с я 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 нормализетора, де4О литель частоты включен между выходом управляемого по частоте генератора и другим входом коммутатора, при этом вход импульсного усилителя подключен к свободной диагонали моста, 4 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 межведомствен55 ный тематический научно-технический сборник "Радиотехника", вып. 23.

Карьков, изд-во ХГУ, с. 71-75 (прототип).

Принцип работы предложенного устройства заключается в реализации выражения (6), причем с целью упрощения уст— ройства вместо умножения частоты F на 2 выполняется деление частот FoL. и -Fy на 2, т,е. о . М а у

1= = ° 1 Уь! +111 i Р1(1, Ю

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 нормализатором 9. Через некоторое время, необходимое для установления температуры термистора, блок управления 10 соединяет через коммутатор 12 . выход делителя частоты 11 с входом реверсивного счетчика импульсов 13, который регистрирует число импульсов

N =— (=о"

Ф где t — длительность такта измерения.

Во втором такте сигнал с блока упния 10 переключает переключатель

l8 в третье положение и устанавливает новое значение амплитуды импульсов иормализатором 9. На вход реверсивного счетчика импульсов.13 подается N = -t импульсов и он ре В гистрирует число импульсо з N„=Ny+N .

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 Й = F.t, поступившим на реверсивный вход в течение третьего такта, Й = N " Np. Отсчетное устройст1 во 14 показывает результат измерения ((-г — (j(j (().(„= „, и с

М1 где S - коэффициент преобразования, определенный выбранными параметрами устройства. Далее описанный измерите:льный процесс периодически повторяется.

Следовательно, результат измерения, как и в известном устройстве, не завиS +F -,= ф- ((Г,.("+(() („(Ы

М.

6 сит от изменения температуры окружающей среды и определяется состав879490

Составитель Г: Челей

Техред М.Голинка КорректорС. Шекмар

Редактор С. Титова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9712/15 Тиржа 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5