Давичук А.Г., Смирнов В.В. Введение в теорию и практику исследования устройств сверхвысоких частот и антенн, страница 5

Недостатками — большое время измерений, невысокая чувствительность, отсутствие прямого отсчета, практическая невозможность автоматизации измерений.

В основу действия болометрических ваттметров положено явление изменения омического сопротивления материалов, нагреваемых СВЧ полем. В зависимости от материала и конструкции СВЧ датчика различают:

¾  нитевидные металлические бареттеры;

¾  полупроводниковые шаровидные термисторы;

¾  пленочные болометры.

В промышленных ваттметрах СВЧ болометры получили наибольшее распространение. Они позволяют измерять среднюю мощность в пределах (10^-6¸1) Вт на частотах 50 МГц – 40 ГГц.

Достоинствами болометрических ваттметров являются:

¾  высокая чувствительность (доли мкВт);

¾  широкий частотный диапазон;

¾  малое время установления показаний;

¾  стойкость к перегрузкам;

¾  возможность создания на их базе автоматических измерителей СВЧ мощности.

К числу недостатков болометрических ваттметров относятся:

¾  ограниченность динамического и частотного диапазонов;

¾  существенный температурный дрейф.

Основным элементом термоэлектрических ваттметров является термопара, в которой возникает термо ЭДС под воздействием СВЧ поля, мощностью P_свч

P_свч=U/K_пр  ,                                                                                                                    (10)

где U – напряжение на выходе термопары, K_пр – коэффициент преобразования термопары.

Достоинствами термоэлектрических ваттметров являются:

¾  высокая чувствительность ( до 10^-8 Вт);

¾  высокий коэффициент преобразования K_пр=0,95–0,97;

¾  широкий частотный диапазон (0,01–40 ГГц);

¾  малое время установления показаний;

¾  широкий динамический диапазон (10 мВт – 3 Вт);

¾  малая зависимость показаний от температуры среды;

¾  простота и высокая технологичность;

¾  возможность использования для контроля нестабильности уровня СВЧ мощности;

¾  возможность создания автоматизированных измерителей СВЧ мощности.

К числу существенных недостатков относятся:

¾  выход термопар из строя при перегрузках;

¾  низкая воспроизводимость параметров термопар, что приводит к необходимости применения специальных калибровочных устройств.

В детекторных ваттметрах датчиком является СВЧ диод

P_свч=U₀²/W  ,                                                                                                                 (11)

где U₀ – действующее значение напряжения в согласованной нагрузке; W – волновое сопротивление линии. Обычно используются квадратичные детекторы, поэтому шкала измерителя получается линейной.

Достоинствами детекторных ваттметров являются:

¾  возможность непосредственного измерения мощности непрерывных и импульсных сигналов;

¾  широкий динамический диапазон (до сотен Вт);

¾  простота, надежность и высокое быстродействие.

Основным недостатком является невысокая точность измерений в широком частотном диапазоне (на концах частотного диапазона погрешность, вносимая диодом, достигает 50%).

Ферритовый ваттметр основан на явлении ферромагнитного резонанса в подмагниченном феррите. В связи с этим он может использоваться на фиксированной частоте или в узком диапазоне частот. Но эти приборы можно использовать для панорамного обзора спектра СВЧ сигналов и измерения частоты СВЧ сигналов.

В лабораториях кафедры  для оценки поглощаемой мощности используются термисторы ваттметры и измерительные установки, на базе СВЧ диодов.

2.2.4. Измерители проходящей мощности

Они необходимы, когда требуется измерять (контролировать) мощность, отдаваемую в нагрузку (в общем случае, недостаточно хорошо согласованную с фидером), не нарушая условий передачи СВЧ энергии в эту реальную нагрузку.

Измерение проходящей мощности, в принципе, можно осуществить с помощью направленного ответвителя, встраиваемого в фидерный тракт, и ваттметра поглощаемой мощности, который будет измерять P^ï_пр ~ 10^-3*P_пр. Но в условиях неполного согласования нагрузки с фидером величина P^ï_пр будет  зависеть еще и от местоположения встроенного НО. Поэтому на практике используют специальные измерители P_пр.