10. Методы измерения напряженности электромагнитного поля

11. Тепловые методы измерения поглощаемой мощности: характеристика, достоинства и недостатки.

Термоэлектрический метод (прибор МЗ-21).

Поглощающей нагрузкой здесь является согласованная с СВЧ трактом пленочная полупроводниковая термопара, конструктивно представляющая собой сменную головку При подаче на нее СВЧ мощности на ее выходе возникает термо э. д. с., зависящая от значения поглощенной СВЧ мощности. Электродвижущая сила измеряется милливольтметром постоянного тока.

Развивающийся в настоящее время термоэлектрический метод обеспечивает измерение малых мощностей в широком диапазоне частот в полевых условиях эксплуатации Основными достоинствами этого метода являются простота и удобство эксплуатации прибора.

Термисторный и болометрический методы (приборы МЗ-1А, МЗ-10А, МЗ-22 и др.).

В качестве поглощающей нагрузки здесь используется терморезистор, помещенный в специальную высокочастотную головку, согласующую его с линией передачи. При поглощении СВЧ мощности терморезистор нагревается, его сопротивление при этом изменяется. Измеряемая СВЧ мощность определяется путем сравнения ее с мощностью постоянного или переменного тока низкой частоты, вызывающих в терморезисторе тот же тепловой эффект, что и СВЧ мощность. В качестве терморезисторов используются термисторы и болометры.

Термистор представляет собой полупроводниковый терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.

Болометр — проводниковый элемент (платиновая нить, платиновая пленка), помещенный в вакуумный или наполненный инертным газом стеклянный баллон. Болометры имеют положительный температурный коэффициент сопротивления и менее инерционны, чем термисторы.

Изменение сопротивления терморезистора определяется с помощью различных мостовых схем, питаемых чаще всего постоянным током.

В простейшем случае измерение СВЧ мощности с помощью термистора производится следующим образом (схема с болометром аналогична).

Термистор Rт (рис 1), расположенный в приемном преобразователе, включается в одно из плеч моста постоянного тока М. Перед измерением мост балансируется изменением сопротивления термистора, либо путем изменения величины постоянного тока (резистором R,), проходящею через термистор и разогревающего его, либо путем разогрева термистора переменным током от специального источника (генератора переменного тока). Начальная балансировка моста позволяет исключить влияние температуры окружающей среды на сопротивление термистора или изменения его сопротивления от других причин (старение и т. п.). Индикация баланса производится по стрелочному индикатору ИП1 (микроамперметру), включенному в диагональ моста.

Измерение СВЧ мощности можно производить при разбалансированном и сбалансированном мостах.

При измерении по методу разбалансированного моста (метод прямого отсчета) после начальной балансировки на термистор подается СВЧ мощность, благодаря чему баланс моста нарушается. Отклонение стрелки индикатора ИП1 определяется значением измеряемой мощности. Отсчет мощности производится по шкале индикатора.

Указанный метод дает небольшую точность измерения, но удобен, когда нужно непрерывно следить за относительными изменениями мощности, при регулировке мощности на выходе генератора.

Рис.1

Обобщенная электрическая функциональная схема термисторного (болометрического) ваттметра.

При измерении по методу сбалансированного моста (компенсационному методу) после начальной балансировки на термистор подают измеряемую СВЧ мощность, и мост оказывается разбалансированным. Затем баланс моста восстанавливают путем соответствующего уменьшения мощности постоянного тока, поглощаемой термистором (уменьшением величины постоянного тока, 3проходящего через термистор). Измеряемая СВЧ мощность, очевидно, равна уменьшению мощности постоянного тока, а это уменьшение может отмечаться различными способами, например, по изменению показания индикатора ИП2, включенного в цепь питания моста.

Балансировка моста может производиться автоматически, схема прибора при этом значительно усложняется. Термисторные и болометрические ваттметры используются для измерения малых мощностей.

По сравнению с термоэлектрическими ваттметрами термисторные ваттметры являются более сложными в эксплуатации, требуют специальных мер для уменьшения влияния изменения температуры окружающей среды на погрешность измерения (термокомпенсация и др.). В то же время термисторные ваттметры обладают большей устойчивостью к перегрузкам СВЧ мощности.