ТЕОРИЯ

 Измерители мощности (ваттметры) СВЧ

Измеритель мощности СВЧ  (power meter RF - англ.) — измерительный прибор, предназначенный для измерения мощности электромагнитного сигнала.

Классификация измерителей мощности

     В зависимости от целевого назначения и способа включения в передающий тракт различают две основные группы измерителей мощности: 
— проходящей мощности (условное обозначение М1-хх, М2-хх, ВПО-хх, Я2М-хх); поглощаемой мощности (условное обозначение МЗ-хх, М5-хх). Кроме того их делят: по виду используемых первичных измерительных преобразователей на тепловые (калориметрические, термоэлектрические, термисторные и болометрические), пондеромоторные, электронные (диодные, на эффекте Холла и др.), ферритовые и др.; по характеру измеряемой мощности на измерители мощности среднего значения мощности непрерывных и (или) импыульсно-модулированных сигналов, импульсной мощности (мощности в импульсе); по уровню средних значений измеряемых мощностей на ваттметры малой мощности (до 10 мВт), средней мощности (свыше 10 мВт до 10 Вт), большой мощности (свыше 10 Вт до 10 кВт); по точности на классы 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 15,0; 25,0;  по типу СВЧ тракта на коаксиальные и волноводные.

Измерители поглощаемой мощности  

     Измерители поглощаемой мощности образуют весьма большую и широко используемую подгруппу измерителей мощности СВЧ радиодиапазона. Видовое деление этой подгруппы связано в основном с применением различных типов чувствительных элементов в первичных преобразователях. В серийно выпускаемых измерителях мощности используются преобразователи на базе термистора, термопары и диода. При работе с измерителями поглощаемой мощности следует помнить, что из-за неидеального согласования входного сопротивления приемных головок с волновым сопротивлением линии, часть энергии отражается и реально измеритель мощности отображает не падающую мощность, а поглощаемую, которая отличается от падающей на величину, равную Kp*Pпад, где Kp — коэффициент отражения по мощности. 
Можно выделить следующие типы измерителей мощности:

 термисторные измерители мощности состоят из приемного преобразователя с чувствительным элементом термистором  и измерительного моста с источником низкочастотного переменного тока для подогрева термистора. Принцип действия термисторного преобразователя состоит в зависимости сопротивления термистора от температуры его нагрева, которая, в свою очередь зависит от рассеиваемой мощности сигнала, подаваемого на него. Измерение мощности осуществляется методом сравнения мощности измеряемого сигнала, рассеиваемой в термисторе и разогревающей его, с мощностью тока низкой частоты, вызывающей такой же нагрев термистора. В процессе измерения полная мощность, рассеиваемая на термисторе (при подаче на него одновременно измеряемого сигнала и тока подогрева) и, соответственно, сопротивление термистора поддерживается одинаковым с помощью измерительного моста, который уравновешивается изменением тока подогрева. В первых моделях термисторных ваттметров уравновешивание осуществлялось вручную, в современных ваттметрах уравновешивание автоматическое, показания выводятся в цифровом виде. К недостаткам термисторных измерителей мощности относится их малый динамический диапазон. 
ПРИМЕРЫ:
 М3-22А

    термоэлектрические измерители мощности в качестве первичного преобразователя используют термопару (или блок термопар) прямого или косвенного нагрева. При измерении спай термопары нагревается под воздействием подводимой мощности измеряемого сигнала, при этом вырабатывается термо-э.д.с. Измерительная информация в виде сигнала постоянного тока поступает на электронный блок (аналоговый или цифровой), где обрабатывается и поступает на устройство индикации. К достоинствам данных измериетлей мощности можно отнести малое время реакции при подаче мощности СВЧ сигнала, широкий динамический диапазон, возможность измерения малых значений мощности СВЧ сигналов (от 1 мкВт). 
ПРИМЕРЫ: М3-51, М3-52, М3-53, М3-90, М3-1810Т

   калориметрические измерители мощности отличаются от термоэлектрических тем, что для поглощения измеряемой мощности используется отдельная нагрузка, от которой тепло передается на батареюю термопар. При подаче СВЧ мощности происходит разогрев нагрузочно резистора тепловой поток от которого поступает на дифференциальную термопару в которой вырабатывается термо-э.д.с пропорциональная поданной мощности. Измерительная информация в виде усиленного (цифрового) сигнала поступает на электронный блок (аналоговый или цифровой), где обрабатывается и поступает на устройство индикации. К достоинствам калориметрических измериетелей мощности можно отнести возможность измерения больших уровней средней мощности (до 100 Вт).
ПРИМЕРЫ: М3-54, М3-56

    диодные измериетли мощности в качестве первичного преобразователя используют низкобарьерные диоды или диодные сборки. Принцип действия диодного измерителя мощности основан на преобразовании энергии СВЧ в постоянный ток на амплитудном детекторе. Это преобразование осуществляется благодаря выпрямительным свойствам диода, которое обусловлено нелинейностью их вольтамперной характеристики. К достоинствам данных измериетлей мощности можно отнести малое время реакции при подаче мощности СВЧ сигнала, широкий динамический диапазон, возможность измерения малых значений мощности СВЧ сигналов (от 100 пкВт). 
ПРИМЕРЫ: М3-1820Д, М3-11810Д, М3-17810Д

    Измерители проходящей мощности

В измерителях проходящей мощности в качестве первичного преобразователя, обычно используется измеритель поглощаемой мощности включеный в боковое плечо направленного ответвителя — устройство, позволяющее ответвлять от основного тракта передачи очень небольшую долю энергии. Отведенная часть энергии измеряется первичным преобразователем и поступает на электронный блок (аналоговый или цифровой), где обрабатывается и поступает на устройство индикации.

ПРИМЕРЫ: М1-6, М1-10, ВПО-1, ВПО-2, ВПО-3, ВПО-4, Я2М-21, М3-1810К

 

Задать вопрос

Примечание: Обязательные к заполнению поля помечены *.