Метод измерения мощности, основанный на эффекте Холла

Эффект Холла заключается в возникновении ЭДС Холла между двумя противоположными гранями образца металла или полупроводника в виде параллелепипеда, если перпендикулярно одним из оставшихся граней имеется направленное движение носителей заряда, а перпендикулярно другим приложено магнитное поле (рис. 7.16).

Рис. 7.16. Эффект Холла

Под влиянием электрической составляющей поля в образце возникает движение зарядов. А под влиянием поперечного магнитной составляющей, вследствие силы Лоренца, носители заряда будут смещены в направлении оси волновода. В результате возникает разность потенциалов , которая определяется по формуле

, (7.18)

где γ – постоянная величина, зависит от свойства образца; κ – коэффициент, зависящий от типа волны и частоты; R – постоянный коэффициент, характеризующий свойства образца (тип волновода и частоту); P_np – проходящая мощность; P_n – падающая мощность; Г_н – коэффициент отражения от нагрузки.

Метод, использующий неоднородный разогрев зарядов в полупроводниках

Он состоит в использовании термо-ЭДС «горячих» носителей, возникающей на концах полупроводникового образца с неоднородной концентрацией носителей зарядов при неравномерном разогреве его полем СВЧ. Физически это объясняется тем, что в местах расположения неоднородностей имеют место внутренние ЭДС, обусловленные контактной разностью потенциалов.

Величина термо-ЭДС

, (7.19)

где k – постоянная Больцмана; k₁ и k₂ – константы; Р – мощность СВЧ, рассеиваемая в образце; n₁ и n₂ – концентрация носителей заряда в областях, наиболее отличающихся по концентрации.

Диапазон частот от 5,6 до 37,5 ГГц.

Мощность от 0,1 до 100 мВт.

Составляющие погрешности: погрешность образцового прибора; погрешность, обусловленная нелинейностью показаний при измерении мощности; погрешность из-за дрейфа нуля; погрешность рассогласования.

Измерение импульсной мощности

Импульсная мощность – средняя за время импульса мощность

, (7.20)

где – длительность импульса; F_u – частота импульса; Q – скважность.

Рис. 7.17. Измерение импульсной мощности

Средняя мощность сигнала, поступающего от генератора Г1, измеряется ваттметром W, а скважность Q после детектирования определяется по осциллографу (рис. 7.17).

Измерение частоты Общие сведения

Основные определения и термины, относящиеся к измерению частоты (ГОСТ 15855-70 и ГОСТ 16465-70):

Период Т периодического сигнала – параметр, равный наименьшему интервалу времени, через который регулярно повторяется произвольно выбранное мгновенное значение периодического сигнала.

Частота f периодического сигнала – параметр, представляющий собой величину, обратную периоду периодического сигнала f = 1/ T.

Угловая частота – изменение фазы гармонического сигнала в единицу времени. Более общим является определение угловой частоты как скорости изменения фазы напряжения сигнала, т. е. . Это мгновенная угловая частота. У гармонического сигнала фаза растет пропорционально времени и, следовательно, производная фазы по времени – постоянная величина

Известны разнообразные методы измерения частоты периодического сигнала и частоты следования импульсов: дискретного счета, гетеродинный, резонансный, заряда и разряда конденсатора, сравнения с частотой другого источника с помощью осциллографа, консервантный, мостовой, преобразования в постоянный ток, пропорциональный частоте и др. Доминирующее положение в современной измерительной технике занимает метод дискретного счета.

Приборы для измерения частоты, называемые частотомерами, делятся на следующие виды: Ч2 – частотомеры резонансные; Ч3 – частотомеры электронно-счетные; Ч4 – частотомеры гетеродинные, конденсаторные и мостовые.