Погрешности метода.

Так же как и для болометрического метода, источники можно разделить на две группы. Это источники, относящиеся к преобразо­вателю и к измерительному блоку соответственно.

К погрешностям преобразователя относят:

• погрешность, обусловленную неточностью определения действи­тельного значения коэффициента эффективности с помощью образ­цовых средств, ; при использовании для этих целей калибраторов мощности М1-4 ... М1-11 и приборов Я2М-21 ... Я2М-24 в сочетании с измерительным блоком ваттметра МЗ-22 данная погрешность составляет ±(1,5  2,5%);

• погрешность, обусловленную нелинейностью коэффициента преобразования термопреобразователя в динамиче­ском диапазоне, ; достижимое значение этой погрешности порядка ±(0,5  2%);

• погрешность калибровки от опорного источника мощности, ; достижимое значение данной погрешности ±(0,5  1,6%);

• погрешность, обусловленную отражением мощности от входа термопреобразователя, ; при введении поправки на значение неисключенной погрешности составит ±0,04% при ;

• погрешность рассогласования , значение которой опреде­ляют из выражения (3.24).

К погрешностям измерительного блока относят:

• погрешность калибровки на постоянном токе, ; достижимое значение погрешности при цифровом отсчете ±(0,2  0,3%);

• погрешность, обусловленную временным дрейфом, ;

значение этой погрешности пренебрежимо мало, и ее обычно не учитывают.

Пользуясь выражением (3.25), можно показать, что достижимая погрешность метода составит без учета погрешности рассогласования.

Достоинства и недостатки метода.

Достоинства метода: широкий частотный диапазон (от десятков мегагерц до десятков гигагерц); малая зависимость результата измере­ния от температуры окружающей среды; малое время подготовки приборов к измерениям; быстродействие; технологическая возможность изготовления термопар на различные уровни мощности.

Недостатки метода: ограниченный сверху динамический диапазон и невысокая устойчивость к импульсным сигналам, что ограничивает применение термоэлектрических преобразователей для измерения среднего значения мощности импульсно-модулированных сигналов.

Метод вольтметра.

Мощность, рассеиваемую нагрузкой, можно определить, зная действующее напряжение U и полное сопротивление нагрузки :

, (7.19)

где (R, X - активная и реактивная составляю­щие полного сопротивления нагрузки соответственно).

Если нагрузка активная, мощность можно выразить в виде

, (7.20)

Аналогичное выражение для мощности, рассеиваемой в нагрузке, сопротивление которой активно и равно ,

, (7.21)

где - среднеквадратическое значение напряжения на согласованной нагрузке; - волновое сопротивление линии передачи.

Таким образом, измерение СВЧ мощности можно свести к измере­нию напряжения на согласованной нагрузке с помощью высокочастот­ного вольтметра, шкала которого откалибрована в единицах мощности. Этот метод измерения мощности принято называть методом вольтметра.

Измерение напряжения в цепях с распределенными постоянными на частотах выше 100 МГц связано с рядом трудностей. Во-первых, практически не удается получить нагрузку с полным сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи, т. е. . Следовательно,

, (7.22)

где UH - напряжение на нагрузке.

Во-вторых, величина зависит:

• от согласования нагрузки и генератора с линией передачи и места включения входной части вольтметра в передающий тракт, т.е.

, (7.23)

где , - комплексные значения коэффициентов отражения генера­тора и нагрузки;

• от частотных свойств детектирующего элемента преобразователя.

Чтобы уменьшить влияние указанных факторов или частично их компенсировать, применяют ваттметры, у которых детектирующий элемент, как часть первичного измерительного преобразователя, устанавливают либо непосредственно на входе согласованной нагрузки (рис. 7.27а) или на ее части (рис. 7.27б), либо детектирующий элемент монтируют внутри резистора (рис. 7.28). При такой конструкции длина соединительных проводников может быть сделана минимальной и зависимость показаний ваттметра от длины волны уменьшается до приемлемой.