6.4. Ваттметры проходящей мощности

Под проходящей мощностью (Р_пр) линии передачи понимают разность между мощностью падающей Р_пади мощностью отраженной Р_отрволны

Р_пр= Р_пад- Р_отр (32)

Проходящую мощность СВЧ измеряют с помощью направленных ответвителей, а также измерителями с преобразователем Холла, с поглощающей стенкой и пондеромоторными ваттметрами.

Конструктивно направленный ответвитель представляет собой систему из двух волноводов, связанных друг с другом посредством двух и более щелей связи. Расстояние между центрами щелей равно нечетному числу четвертых долей длины волны. Волновод, включаемый в линию передачи, называется первичным. К выходам вторичного волновода подключают согласованные нагрузки. Теоретически такое устройство может полностью разделить мощность падающей и отраженной волн. При этом падающая волна возбуждает во вторичном волноводе волну, направленную к выходу А, а отраженная --к выходу Б.Объяснить это можно следующим. В силу полной симметрии вторичного волновода электромагнитные колебания, возбуждаемые каждой щелью связи, будут распространяться в обоих направлениях. В одном из направлений они, находясь в фазе, будут складываться. В противоположном направлении колебания приходят в каждую точку с фазовым сдвигом в 180°, т.е. будут вычитаться. Для полной компенсации необходимо, чтобы при равных амплитудах колебаний расстояние между щелями точно соответствовало нечетному числу четвертей данной длины волны. Эти требования точно не выполняются и поэтому каждая из волн, распространяющаяся по линии передачи, возбуждает во вторичном волноводе волны обоих направлений. Отношение амплитуд волн вторичного волновода, распространяющихся в прямом и обратном направлениях, называют коэффициентом направленности. Обычно этот коэффициент выражают в децибеллах. В двухщелевых конструкциях ответвителя коэффициент направленности будет существенно зависеть от длины волны.

Для измерения мощности падающей волны Р_падизмеритель малой мощности подключают к выходуА,а для измерения мощности отраженной волны Р_отр- к выходу Б. Действительное значение измеряе­мой мощности будет превосходить показание измерительного прибора Р_измвkраз

P = k Р_{изм .}

Коэффициент k, равный отношению мощности в первичном волноводе к мощности, рассеиваемой на согласованной нагрузке вторичного волновода, называют переходным затуханием направленного ответвителя. Его величина обычно лежит в пределах 10^-1-10^-5. Для повышения точности измерения необходимо, чтобы оба выхода направленного ответвителя были нагружены на согласованное гасящее сопротивление.

Б А

Рис. 6.7. Упрощенная схема рефлектометра

На рис. 6.7 показано простейшее применение направленного ответвителя для непосредственного измерения проходящей мощности. При наличии согласования и работе диодов Д₁,Д₂ в пределах квадратичного участка вольтамперной характеристики постоянные составляющие тока детекторных цепей будут пропорциональны соответственно мощности падающей и отраженной волн. Если при этом индикаторный прибор регистрирует разность указанных токов, то его показания будут пропорциональны проходящей мощности линии передачиР_пр. Измерительные приборы подобного типа называются рефлектометрами.