Принципы измерений.Физические явления, процессы, которые используют для измерений мощности свч.

Электромагнитное излучение при поглощении его материальной средой - жидкостью, металлом, диэлектриком, полупроводником, магнитодиэлектриком наводит СВЧ токи и его энергия может превратиться по закону Джоуля-Ленца в тепловую энергию и далее в приращение температуры поглотителя. Если применить какой-либо измеритель , то шкалу этого измерителя (градусника) можно отградуировать в значениях мощности СВЧ. Ваттметры, основанные на преобразовании энергии СВЧ излучения в тепло, называют тепловыми ваттметрами СВЧ.

Другой вид преобразования СВЧ энергии - это выпрямление переменного СВЧ тока, наводимого в проводниках, при помощи полупроводниковых или вакуумных выпрямительных диодов и построение СВЧ детектора, у которого постоянное напряжение на выходе связано функционально с мощностью, поглощенной детектором. Если ток в нагрузочном сопротивлении детектора пропорционален мощности, поглощенной диодом, тогда может получиться неплохой измеритель мощности СВЧ. Теория работы детектора на основе выпрямителя будет рассматриваться в разделе курса, относящемся к измерению напряжений. Отметим важное условие применения детекторов для измерения мощности: сопротивление диода и его нагрузка не должны зависеть от значения измеряемой мощности. Если это условие не соблюдается, тогда появляется нелинейность, а точнее - погрешность измерений мощности из-за нелинейности. Ваттметры, основанные на применении детекторов с диодами по классификации, действующей в России, называют электронными.

Методы измерений.

Основным методом измерения мощности, реализуемым в тепловых и электронных ваттметрах СВЧ средней и высокой точности, является метод замещения. Метод замещения реализуется в двух вариантах:

• автоматическое замещение плюс прямое или косвенное измере­ние замещающей мощности ;

• калибровка ваттметра известной мощностью СВЧ, как правило, при одной определенной частоте калибровочной мощности .

В первом случае мерой мощности, с которой сравнивается изме­ряемая , является источник замещающей мощности плюс измеритель . Во втором случае мерой мощности является источник известной .

Некоторые ваттметры СВЧ низкой точности реализуют метод прямых измерений, когда в составе ваттметра отсутствует встроенная мера мощности. В этом случае полагаются на неизменность характерис­тик ваттметра во времени и при изменении внешних условий и периодически градуируют шкалу прибора путем прямых измерений СВЧ мощности при помощи генератора с известной выходной мощ­ностью (см. ИЗ №1).

Далее мы рассмотрим все три варианта схем построения ватт­метров, реализующих как метод замещения, так и метод прямых измерений.

7.3. Виды конструктивного исполнения ваттметров свч.

Все существующие в мировой практике ваттметры СВЧ поглощаемой мощности состоят либо из одного блока, включающего первичный и промежуточные преобразователи, устройство сравнения, меру и устройство визуализации, либо из двух составных частей:

• выносной первичный измерительный преобразователь-двухпо­люсник СВЧ;

• измерительный блок, включающий все составные части, за исключением первичного преобразователя.

По одноблочной схеме чаще делают приборы менее точные, по второй - двухблочной схеме - более точные приборы.

Ваттметры проходящей мощности тоже конструктивно испол­няются либо из одного блока, либо из двух частей аналогичного назначения. Разница в том, что первичный преобразователь - это 4х-полюсник.