Датчики этих измерителей используют следующие явления:
¾ давление электромагнитных волн на стенки волновода или на специальную пластину;
¾ эффект Холла;
¾ эффект разогрева тонкой пленки;
¾ эффект образования термо ЭДС «горячих» носителей тока в полупроводнике.
В пондеромоторных преобразователях энергия СВЧ колебаний преобразуется в механическую энергию деформации упругого тела. Поскольку сила давления электромагнитных волн крайне мала (при Pпр=1 Вт давление составляет ~10-8 H), то преобразователи этого вида используются для измерения средних и больших уровней проходящей мощности.
В качестве датчиков используются:
¾ упругие пластины, устанавливаемые в частично удаленную узкую стенку волновода и связанные с датчиком механического давления в виде пьезоэлемента, конденсаторного микрофона и т.п.;
¾ металлические пластинки, подвешиваемые на тонкой кварцевой нити внутри волновода, и поворачивающиеся под действием давления электромагнитных волн.
Достоинствами преобразователей этого вида являются:
¾ высокая точность (погрешность измерений до 1%, что и обусловливает их применение в образцовых ваттметрах);
¾ малая инерционность;
¾ нечувствительность к перегрузкам.
Недостатки:
¾ чувствительность к механическим воздействиям;
¾ «ювелирная» точность изготовления;
¾ практическая возможность применения лишь в лабораторных условиях.
В датчиках на эффекте Холла ЭДС Холла является мерой проходящей мощности. Под эффектом Холла понимают возникновение поперечной разности потенциалов во всякой проводящей пластине, по которой в продольном направлении протекает ток, если на этот ток воздействует магнитное поле, вектор напряженности которого перпендикулярен направлению тока.
Достоинствами таких датчиков являются:
¾ возможность работы в широком частотном диапазоне (0¸10 ГГц);
¾ возможность измерения импульсной мощности;
¾ возможность измерения проходящей мощности независимо от степени согласования нагрузки с фидером;
Недостатки:
¾ низкая чувствительность (£10 мкВ/Вт);
¾ малый динамический диапазон.
На практике датчики на эффекте Холла не нашли широкого применения.
В пленочных преобразователях измеряют изменение сопротивления термочувствительной пленки, находящейся в фидерном тракте, под воздействием СВЧ поля. Пленочные преобразователи называют также преобразователями с поглощающей стенкой. Датчик представляет собой тонкую (0,1 – 0,3 мм) полупроводниковую или металлическую пленку, нанесенную либо на узкую стенку волновода, либо на внешний проводник коаксиальной линии, либо на специальную подложку, расположенную в волноводе.
Протяженность поглощающей стенки вдоль линии должна быть не менее λв/2.
Достоинствами этих датчиков являются:
¾ широкий частотный диапазон (до 40 – 110 ГГц);
¾ простота и надежность.
Недостатки:
¾ малая точность измерений;
¾ инерционность (до 5 сек);
¾ невысокая чувствительность.
Преобразователи проходящей мощности, использующие эффекты «горячих» носителей тока, основаны на:
1) изменении электропроводности полупроводника в сильном электрическом поле вследствие увеличения кинетической энергии электронов;
2) образовании термо ЭДС в точечном контакте полупроводника с металлом в сильном электрическом поле вследствие неоднородного «разогрева» носителей в области контакта.
Теория этих эффектов достаточно разработана, но удовлетворительных практических результатов пока нет.
Достоинства этих датчиков:
¾ простота конструкции;
¾ малая инерционность (10-12 сек);
¾ высокая чувствительность (10 – 20 мВ/мВт).
Недостатки:
¾ малый динамический диапазон (10 – 20 дБ);
¾ большая зависимость от температуры внешней среды;
¾ трудность выделения полезного сигнала из прочих (ЭДС Холла, термо ЭДС);
¾ необходимость калибровки перед каждым измерением.
Эти датчики считаются перспективными для создания автоматизированных ваттметров, особенно для контроля импульсной мощности.
3. Передающие антенны
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.