Ваттметры основных типов – терморезистивные, калориметрические, пондемоторные измеряют мощность в режиме непрерывной генерации сигнала или среднюю мощность Pср. При измерении импульсной мощности наиболее распространён косвенный метод, основанный на определении импульсной мощности расчётным путём по результатам измерения средней мощности.
Для измерения мощности в импульсе Ри при известной форме импульса, длительности τ, частоты их следования F или скважности Q, по значению средней мощности Рср можно рассчитать значение Ри
При форме импульсных сигналов, близких к прямоугольной, средняя мощность связана с импульсной соотношением
,
где: Т - период следования импульсов, τ - длительность импульса.
Отличие формы импульса от прямоугольной учитывается при расчётах коэффициентом формы. Погрешность метода определяется погрешностями измерения: средней мощности, длительности импульса и частоты следования импульсов.
Случайная составляющая погрешности измерения
.
Погрешность измерения средней мощности за период обратно пропорциональна инерционности, тепловой постоянной времени. Наибольшей постоянной времени обладают калориметрические ваттметры, наименьшей – болометрические.
Суммарная погрешность метода составляет 5 – 10 %.
6.2. Прямые методы измерения импульсной мощности
Непосредственно измерить импульсную мощность можно болометрическим методом при использовании плёночного болометра (рис. 6.1). Исследуемый радиоимпульс длительностью τ поступает в болометрическую головку через калиброванный ответвитель.
 |
|||
|
|||
Ри
 |
|||
 |
|||
Рис. 6.1. Болометрический импульсный ваттметр
Другим методом измерения импульсной мощности является рассмотренный ниже метод измерения амплитуды напряжения на калиброванной нагрузке – электронный импульсный ваттметр (рис. 6.2).
 |
Рис. 6.2. Электронный импульсный ваттметр
Принцип действия ваттметра основан на детектировании радиоимпульсов, поступающих на вход головки через аттенюатор.
Амплитуда импульсов на выходе детектора соответствует измеряемому значению импульсной мощности.
7. ИЗМЕРЕНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ МОЩНОСТИ
Особенностью измерения мощности на высокой частоте является то, что в тракте передачи от источника к нагрузке, в зависимости от направления распространения электромагнитной волны имеет место падающая, Рпад, и отражённая, Ротр, мощности (рис. 7.1).
Через линию передачи проходит поглощаемая нагрузкой мощность
Рпрох = Рпад - Ротр.
|
 |
Рис.7.1Структура линии передачи высокочастотной мощности
В зависимости от принципа действия и способа включения в тракт передачи ваттметры могут измерять: падающую, отражённую или проходящую мощность.
Ваттметры поглощаемой мощности измеряют только проходящую через тракт передачи мощность.
При измерении высокочастотной мощности в линии передачи могут возникать отражения мощности от нагрузки при рассогласовании линии и нагрузки.
Согласованная нагрузка - это такая нагрузка, полное сопротивление которой равно волновому сопротивлению линии передачи Zo. В связи с этим входное сопротивление преобразователей ваттметров проходящей мощности должно быть равно волновому сопротивлению линии передачи.
Аналогично и для ваттметров поглощаемой мощности требуется такое согласование. Из-за несогласованности нагрузки часть мощности отражается к источнику. Степень согласования может быть выражена через коэффициент отражения
Г=(Żпр - Żо)/(Żпр + Żо),
где:Żпр - полное сопротивление преобразователя, Ż0 - полное сопротивление линии передачи. Величину отражённой мощности, пропорциональную Г2, называют потерями рассогласования. В реальных случаях Г ≠ 0 и проходящая мощность всегда меньше падающей
Рпр = Рпад – Ротр = Рпад (1 – Г),
где: Рпад - падающая мощность, Ротр - отражённая мощность.
Основной характеристикой СВЧ преобразователей является коэффициент преобразования Кпр = U/P, где: U - напряжение на выходе преобразователя, Р - подводимая мощность.
Классические методы измерения мощности, используемые на постоянном токе или в диапазонах низкой (НЧ) и высокой (ВЧ) частот, не применимы для измерения мощности сверхвысокой частоты (СВЧ), так как понятия тока и напряжения в этом диапазоне частот теряют свою определённость. Поэтому мощность СВЧ измеряют путём предварительного преобразования в другие виды энергии: тепловую механическую и т.п.
По типу СВЧ - тракта они бывают: коаксиальные и волноводные. Основными узлами любого ваттметра являются: первичный преобразователь, ПИП, (рис. 7.2.) и измерительный блок, содержащий измерительное ИУ и отсчётное ОУ устройства.
Структурная схема коаксиального ваттметра поглощаемой мощности показана на рис. 7.2.
|
|
|
 |
|||
 |
|||
Измерительный блок
Рис. 7.2. Структура коаксиального ваттметра поглощаемой
мощности
Входные цепи преобразователей, как правило, представляют собой отрезки линии передачи, в которых монтируются чувствительные элементы.
Структура волноводного ваттметра проходящей мощности показана на рис. 7.3.
К нагрузке
Направленный
ответвитель
|
|
|
 |
|||||
 |
|||||
 |
|||||
Рис. 7.3. Структура волноводного ваттметра
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.