Погрешности метода.

Погрешность измерения мощности методом вольтметра включает в себя:

• погрешность определения частотного коэффициента, которым пользуются для коррекции показаний измерительного блока, ; численное значение этой погрешности определяется точностью образ­цовых средств, применяемых при измерении частотного коэффициента;

• погрешность, обусловленная неравномерностью коэффициента преобразования в динамическом диапазоне, ; ее значение зависит от типа диода и степени приближения его характеристики к выбранной;

• погрешность калибровки делителя преобразователя на постоян­ном или переменном токе НЧ (если таковой входит в состав преобразо­вателя), ; она определяется точностью приборов, используемых при калибровке;

• погрешность, обусловленная отражением мощности от входа преобразователя, или неисключенное ее значение при введении поправ­ки, ;

• погрешность рассогласования, , значение которой опре­деляют из выражения (7.24);

• погрешность, обусловленная изменением температуры окру­жающей среды, ; для полупроводниковых преобразователей она может достигать 12,5% при температурно-компенсированных конструкциях;

• погрешность измерительного блока, включая временной дрейф, ;

• - погрешность, обусловленная влиянием гармонических состав­ляющих, .

Пользуясь выражением (7.25), можно рассчитать максимальное значение погрешности измерения мощности при знании максимальных значений составляющих.

Достоинства и недостатки метода.

К достоинствам метода следует отнести простоту, малое время подготовки приборов к измерениям, быстродействие, возможность измерения мощности как непрерывных, так и импульсно-модулирован­ных сигналов. К недостаткам метода относят низкую точность изме­рений (порядка 0,5  1 дБ), ограниченный диапазон частот при исполь­зовании электровакуумных диодных преобразователей (не выше 2 ГГц), зависимость показаний от температуры окружающей среды (при использовании полупроводниковых преобразователей) и от наличия гармонических составляющих при пиковом детектировании.

7.6 Термисторные ваттметры свч.

Принципиальное отличие термисторных ваттметров от калоримет­рических и термоэлектрических состоит в том, что в одном элементе - термисторе - объединены три функции поглотителя, преобразователя приращения температуры в изменение сопротивления и далее при помощи мостовой схемы в приращение напряжения и калибровочного нагревателя. Рассмотрим метод измерения мощности термисторным измерителем. Сущность метода заключается в использовании свойства изменения сопротивления термистора при его нагреве поглощенной мощностью СВЧ. Термистор представляет собой цилиндр или бусинку (рис. 7.32) из полупроводникового материала с металлическими выводами. Характерные размеры тела термистора 0,3-0,5 мм для бусинок и диаметр ~0,2 мм, длина ~1,0 мм для цилиндров. Метал­лические выводы необходимы для включения как в цепь СВЧ, так и в цепь измерения сопротивления.

Рис. 7.32 Термистр

Если расположить термистор вдоль линий напряженности электрического поля, например, как на рис. 7.33а, в прямоугольном волноводе, или как на рис. 7.33б в коаксиальном тракте, то в теле термистора наводится СВЧ ток, энергия которого в соответствии с законом Джоуля-Ленца превращается в тепло. Температура тела термистора изменяется (увеличивается). Термисторы имеют зависи­мость сопротивления от температуры как на рис. 7.34, приблизительно описываемого формулой:

, (7.28)

где - сопротивление термистора при некоторой (начальной) темпе­ратуре окружающей среды, при которой происходят измерения;

- температурный коэффициент сопротивления;

- приращение температуры тела термистора относительно температуры окружающей среды.

Приращение сопротивления термистора .

а) б)

Рис. 7.33 Расположение термистора

Для создания прибора, пригодного для измерения мощности при помощи термистора необходимо решить 3 основных задачи:

• расположить термистор в волноводе так, чтобы он поглощал всю падающую на него мощность ;

• преобразовать приращение в электрическое напряжение, пригодное для измерения;

• создать схему калибровки термистора известной мощностью постоянного тока или тока низкой частоты.

Эти три задачи решаются в конструкции термисторного измери­теля, состоящего из выносного первичного измерительного преобра­зователя - термисторной головки и блока измерительного в виде само­балансирующегося автоматического термисторного моста.

Рис. 7.34 Температурная зависимость сопротивления темистора