6. Измерение импульсной мощности

Косвенные измерения. Ваттметры основных типов — терморезисторные, кало­риметрические, пондермоторные и с термоэлементами — измеряют мощность в ре­жиме непрерывной генерации ИЛИ среднюю МОЩНОСТЬ Pср в импульсном режи­ме. Однако часто бывает необходимо знать мощность в импульсе Р_имп. Если известны форма и длительность τ_и импульсов, а также частота их следования F_о или скважность Q, то значение Р_имп можно рассчитать по измеренному зна­чению Р_Ср.

При прямоугольной форме импульсов, образующих периодическую последо­вательность, мощность в импульсе

Согласно (1.55) случайная среднеквадратическая относительная погрешность измерения

Погрешность измерения средней за период мощности получается тем мень­ше, чем больше тепловая постоянная времени поглощающей части ваттметра по сравнению с периодом следования импульсов Т_с. При большой постоянной вре­мени тепловой эффект от воздействия импульсной мощности весьма близок к ин­тегральному эффекту.

Наибольшей постоянной времени обладают калориметрические ваттметры, наименьшей — проволочные болометры.

Постоянная времени некоторых термисторов в ряде случаев может оказаться соизмеримой с периодом следования импульсов, поэтому температура термистора в течение периода изменяется. Это сказывается на теплообмене с окружающей средой, и сопротивление термистора постоянному току не сохраняется неизмен­ным. Пульсация температуры термистора пропорциональна энергии в импульсе и растет с уменьшением отношения тепловой постоянной времени к периоду сле­дования импульсов. Возникают дополнительные погрешности, которые тем больше, чем больше мощность, попадающая на термистор.

Причинами дополнительных погрешностей являются:

• рассогласование сопротивления головки с трактом из-за пульсаций сопротив­ления термистора, поэтому часть мощности отражается;

• несоответствующие сопротивления термистора истинному усредненному зна­чению при равновесии моста, так как показание индикатора разбаланса моста не является линейной функцией этого сопротивления;

• пульсации постоянного тока через термистор и, как следствие этого, измене­ние мощности постоянного тока, подводимый к термистору, что не учитывается при вычислении замещающей мощности из-за пульсаций сопротивления.

• Режимы работы источника импульсной мощности, при которых допустимо применение термисторных ваттметров, должны указываться в описаниях к при­борам.

Прямые измерения. Непосредственно измерить импульсную мощность можно ваттметром с пленочным болометром (рис. 6.9). В этом приборе исследуемый ра­диоимпульс длительностью τ_и поступает в болометрическую головку через на­правленный ответвитель, калиброванный по затуханию, основная линия которо­го нагружена согласованной нагрузкой. Болометр включен в цепь постоянного тока. Изменение его сопротивления является функцией температуры, которая оп­ределяется мощностью, поступающей на болометр. Если тепловая постоянная времени болометра Тс>τ_и и период следовании импульсов τ_б>τи, то темпера­тура болометра линейно растет во время импульса и экспоненциально уменьша­ется в паузе между соседними импульсами.

Напряжение на выходе болометра — пилообразный импульс, наклон фронта которого однозначная функция импульсной мощности. Болометр играет роль ин­тегратора, преобразующего прямоугольный радиоимпульс в пилообразный видео­импульс. Последний пропускается через дифференцирующую цепь, восстанавли­вающую прямоугольный импульс.

На выходе дифференцирующей цепи получает­ся видеоимпульс, точно соответствующий по форме огибающей радиоимпульса, подаваемого на болометр. Амплитуда видеоимпульса пропорциональна импульс­ной мощности СВЧ. Ее измеряют пиковым вольтметром, на входе которого вклю­чен видеоусилитель. Шкала вольтметра градуируется в единицах мощности.

Более надежен (менее чувствителен к перегрузкам, чем болометрический

рис. 6.9

ГЛАВА СЕДЬМАЯ