5.2.10. Преобразователь измерения частоты в постоянное напряжение - частотный детектор.

Частотный детектор применяют для получения на выходе постоянного напряжения, значение которого зависит от мгновенной частоты входного напряжения. Для осуществления частотного детектирования используются зависимости амплитуды на выходе резонансного усилителя от частоты колебаний.

Простейшим частотным детектором является несколько расстроенный относительно центральной исходной частоты резонансный усилитель. Пусть резонансный контур усилителя настроен так, что для средней исходной частоты напряжение на контуре примерно в два раза меньше резонансного, а диапазон изменений частоты не выходит за пределы линейного участка резонансной характеристики. В этом случае амплитуда выходного напряжения усилителя зависит линейно от частоты. Применив амплитудный детектор на выходе усилителя получим преобразователь Δf в ΔU. Недостатком простейшего частотного детектора с одним резонансным усилителем является наличие нелинейных искажений из-за зависимости коэффициента преобразования от входной величины - изменения частоты. Этот недостаток в значительной мере устраняется в частотном дискриминаторе с расстроенными контурами. Напряжение на выходе дискриминатора является разностью на выходах двух резонансных усилителей. Необходимо, чтобы кривизна двух резонансных кривых была одинаковой в точке . Это достигается за счет разных добротностей контуров. Относительное отклонение характеристики дискриминатора от прямой линии, то есть постоянство может быть достигнуто менее 0,1 % при .

5.2.11. Преобразователи мощности свч в постоянное напряжение.

В диапазоне сверхвысоких частот, когда длина волны сопоставима или намного меньше длины тракта, по которому передается энергия напряжения в произвольной поперечной плоскости передающей линии, часто приводит к большим погрешностям измерений мощности, выдаваемой генератором, измеряемой антенной или принимаемой приемником. Например, при отличии полного сопротивления нагрузки от волнового сопротивления линии на 10 % или, что то же самое, при КСВН ≈ 1,2, что считается хорошим режимом передачи, напряжение вдоль линии изменяется на 20 %. В то же время передаваемая мощность, которая интересует конструктора и пользователя изделия, изменяется только на 1 %. В этом состоит причина предпочтительности измерений мощности в диапазоне сверхвысоких частот взамен измерений напряжения.

Приведение значений мощности СВЧ поглощенной преобразователем к значению напряжения постоянного тока производится преобразователями мощности тепловыми и электронными. Коэффициент преобразования - это отношение выходного постоянного напряжения к поглощенной мощности.

Электронные преобразователи - это детекторы амплитудного значения напряжения, аналогичные описанным в. Разница состоит в том, что параллельно диоду в качестве нагрузки включается согласованный резистор, в котором наводится ток, и на резисторе появляется напряжение, которое детектируется. Емкость детектора в схеме образуется конструктивной емкостью монтажа или входной емкостью делителя, подключенного к детектору.

Современные детекторные преобразователи мощности создаются на основе диодов с барьером Шоттки без смещения. Они характеризуются достаточно большим - диапазоном значений мощности, в котором коэффициент преобразования остается постоянным. Изменение коэффициента преобразования температуры считается хорошим с погрешностью , приемлемой для практических применений в диапазоне частот от до и при длинах волн от метра до двух миллиметров. В зависимости от диапазона частот имеет диапазон от 500 МВ/мВт до 2 МВ/мВт, уменьшающийся с ростом частоты.

Тепловые преобразователи преобразуют энергию СВЧ в тепло, а затем приращение температуры, которое в свою очередь преобразуется в приращение постоянного напряжения при помощи термопары или при помощи терморезистора. Преобразователи с применением термопары называются термоэлектрическими, а с применением терморезистора - терморезисторные.

Термоэлектрические преобразователи бывают косвенного подогрева и прямого подогрева. Термоэлектрический преобразователь косвенного подогрева имеет поглотитель, в котором рассеивается мощность СВЧ, и термопару, которая, находясь в хорошем тепловом контакте с поглотителем, но изолированное от него по электрическому току, выдает термоЭДС, пропорциональную приращению температуры поглотителя. Коэффициент преобразования такого преобразователя является произведение коэффициентов преобразования мощности в приращение температуры и приращения температуры в термоЭДС . Иногда называют вольт-ваттной чувствительностью термоэлектрического преобразователя.

В термопреобразователе прямого подогрева поглотителем является сама термопара, образованная соединением двух металлов, двух различных полупроводников или металла с полупроводником и имеющих разную работу выхода электронов. Обычно термопары прямого подогрева изготовляются на основе тонких пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку в виде полоски или цилиндрического стекловолокна. Благодаря малым размерам и, соответственно, термоотдаче в окружающее пространство таких преобразователей значительно больше, однако предельно допустимые мощности “сгорания” намного ниже.