Главная Промышленные терморезисторы



метрами становятся полное сопротивление и мощность. При мощнс сти свыще 1 Вт обычно используют водяной калориметр .[9] с торс? онным ваттметром [10] в качестве вторичного прибора. При моц ности от 10 мВт до 5 Вт можно применять точно прокалибрс ванные аттенюаторы или направленные ответвители, позволяв щие снижать измеряемую мощность до 1 мкВт-10 мВт. ИменЕ в этом диапазоне мощностей стандартными детекторами являю-ся терморезисторы и болометры из металлической проволоки.

Сопротивление терморезисторного болометра изменяется в р зультате рассеяния в нем СВЧ мощности, и поэтому изменен! его сопротивления служит прямой мерой рассеиваемой мощно ти. Поскольку бусинковые терморезисторы могут иметь очень ш больщие размеры по сравнению с длиной волны излучения в дне пазоне СВЧ, то они позволяют проводить точные измерения моц ности на чрезвычайно высоких частотах. Градуировку устройст измерения мощности СВЧ производят с учетом эквивалентное измеряемой СВЧ мощности и калибровочной статической ил низкочастотной мощности. Однако полная эквивалентность ш когда не достигается из-за различных пространственных pacnpt делений тока и мощности, а следовательно, и сопротивления , бусинковом терморезисторе на высоких и низких частотах. П« этому градуировку проводят на максимальной частоте, которд может быть измерена калибровочными приборами. Некотора погрешность все же сохраняется из-за различия в распределен! ях температуры на частотах градуировки и измерения, а такяа вследствие частичного рассеяния СВЧ мощности в корпусе тер морезистора и через проводники.

Важным преимуществом терморезисторного болометра пер болометром из металлической проволоки является то, что пе вый является частично «самопредохраняемым», т. е. его сопр тивление при сгорании значительно ниже рабочего сопротивл ния, и поэтому его можно сильно перегружать, так как перетру; ку можно наблюдать визуально и тем самым предотвратить сп ранне.

На рис. 6.6 показан вариант терморезистора, наиболее часд применяемый для измерения мощности микроволнового (СВЧ излучения. На этих частотах уже нельзя пренебрегать индукти1 ностью платиновых выводов бсинкового терморезистора, и по тому его эквивалентная схема на СВЧ [И] содержит элементь показанные на рис. 6.7 {L и г - соответственно индуктивность i сопротивление выводов; С к R -- емкость и сопротивление бусин! кового терморезистора; Cs - шунтирующая емкость стеклянного корпуса, которую можно отнести к внешней цепи).

Если обозначить через р отношение мощности, рассеиваемо! бусинковым терморезистором, к общей мощности, поглощаемо на частоте /, и если Rr, то



Так как г пропорционально }f вследствие поверхностного эффекта, а R и С пе зависят от частоты, то

6 =-L-, ((6.4)

д постоянная для каждого типа бусинкового терморезистора.


А /Г/

10 мм

Рис. 6.6. Конструкция СВЧ терморезистора:

J - стекло; 2 - платиновая проволока; 3 - бусинковый терморезистор

Я С 4=

Рис. 6.7. Эквивалентная схема СВЧ терморезистора

На рис. 6.8 приведены результаты экспериментальной проверки выражения (6.4) путем построения зависимости р от длины волны (Я = 3-10* ) и сравнения ее с показаниями энтракомет-ра и калориметра.


о По энтраноме тру X По калориметру


" 1,0 2,0 3,0 Длина Волны, см

Рчс. 6.8. Экспериментальная провер- Рис. 6.9. Трехсантиметровый волновод-

уравнения (6.4) [II] ный направленный ответвитель:

2d, = 0,595 см; 2=0,714 см; 3=1,12 см

Монтаж терморезистора. Чтобы использовать терморезисторы ДЛЯ измерения мощности на высоких частотах, необходимо снизить мощность до значений, приемлемых для бусинковых термо-Резисторов, т. е. до 1 мкВт- 10 мВт. Это можно осуществить с омощью точного аттенюатора или (что более распространено) аправленного ответвителя. Последний представляет собой уст» Роиство, направляющее определенную небольшую долю выход-



ной мощности к монтажному приспособлению терморезисторг Это устройство должно иметь коэффициент связи, не зависящй от частоты в измеряемой полосе частот. Один из направленнь ответвителей 1[12], применяемый с 3-сантиметровым волноводо показан на рис. 6.9. Этот «многодырочный» ответвитель име коэффициент связи Р\1Р2 несколько ниже 35 дБ, что соответс вует отнощению мощностей примерно З-Ю с расчетной ощибщ менее 1 %.

Другим важным практическим требованием к измерению мо ности является согласование полных сопротивлений терморезц тора и волновода на данной частоте. Оно выполняется за сч\ применения согласующих трансформаторов; поперечные разреа двух из них, предназначенных для работы на длине волны 3 б. схематически показаны на рис. 6.10 [12]. Оба монтажных пр способления имеют в основном идентичную конструкцию, и те морезистор находится в коротком отрезке коаксиальной лини

Рис. 6.10 Монтаж терморезистора применением пластинчато-штырев( (а) и «кнопочного» (б) согласуюш трансформаторов j

/ - терморезистор, 2 - согласующий тра форматор, 3 - шунтирующий конденса! 4 - соединение с источником постоян тока I



соединенном с волноводом согласующими трансформаторами ni стинчато-штыревого и «кнопочного» типов. Бусинковый тер! резистор в каждом случае образует часть внутреннего провЗ ника коаксиальной линии; его положение в линии регулируй так, чтобы получить оптимальный КСВН во входном волновс! на длине волны 3 см. Эти монтажные приспособления преоба зуют полное сопротивление линии от 50 Ом в точке соединен! до 200 Ом у терморезистора. Другие типы монтажных npncij соблений для терморезисторов, предназначенных для различи длин волн и коаксиальных систем, описаны в [13-16]. j

Болометрические схемы измерения СВЧ моиности. Простё шим устройством измерения мощности является мост с прямь отсчетом, в одно плечо которого включен терморезисторный б лометр (рис. 6.11). Сопротивление бусинкового терморезистс Ri определяется протекающим через него током, который per лируют резистором Ri. Переменный резистор Ri сначала регул руют так, чтобы сбалансировать мост, а затем к терморезисто] подводится СВЧ мощность. Его нагревание приводит к разб» лансу моста, который прямо пропорционален подводимой мо! ности, причем шкалу измерительного прибора градуируют неп( редственно в милливаттах.

Поскольку характеристика зависимости сопротивления бо метра от прикладываемой мощности изменяется с изменение



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [31] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67


0.011