Измерение СВЧ мощности. Калометрический, термоэлектрический, терморезистивный ваттметры: принцип действия, погрешности

Различают два основных метода измерения мощности СВЧ-колебаний.

1.Измерение мощности источника электромагнитных колебаний (генератора). Под мощностью генератора понимают мощность, отдаваемую в согласованную нагрузку. В этом случае измеряемая мощность полностью рассеивается на некотором измерительном эквиваленте нагрузки с последующим измерением мощности теплового процесса. Такие измерители мощности называют ваттметрами поглощающего типа.

2.Измерение электрической мощности, выделяемой в нагрузке, полное сопротивление которой может быть произвольно. В этом случае между генератором и нагрузкой включается устройство, преобразующее в другую форму незначительную часть передаваемой по линии энергии и не нарушающие процесса передачи.

Калометрический метод измерения мощности.

Отличается высокой точностью. Метод является универсальным и используется во всем радиотехническом диапазоне частот, как для малых, так и для больших мощностей. Метод основан на преобразовании энергии электромагнитных колебаний, поглощаемых согласованной нагрузкой, в тепловую. Калориметрические измерители состоят из двух частей: поглощающей нагрузки и измерителя температуры. Наиболее распространены нагрузки с проточной водой. Мощность, поглощаемая в водяной нагрузке с проточной водой, определяется по разности температур ΔТ на выходе и входе нагрузки калориметра и по скорости расхода протекающей воды υ. Для определения величины уровня мощности используют формулу: P = 4,17cGdΔT (c-удельная теплоемкость жидкости, G-расход воды, d-удельная масса поглощающей нагрузки, ΔT-разность температур на входе и выходе калориметра). Погрешности образцовых калориметров лежат в пределах 1%, а промышленные калориметры обеспечивают погрешность 5…10%.

Термоэлектрический метод измерения мощности.

Термоэлектрические ваттметры состоят из приемного преобразователя, высокочувствительного усилителя постоянного тока (УПТ) и вольтметра постоянного напряжения. При малых входных мощностях напряжение термо-ЭДС может составлять 1 нВ так что коэффициент усиления приходится выбирать большим. Выпускаемые промышленностью термоэлектрические ваттметры поглощаемой мощности предназначены для измерения малых мощностей, начиная с 1 мкВт с основной погрешностью 4…15% в конце диапазонов измерений.