[發明專利]一種熱損自動補償終端式水負載微波大功率計

無效

• 申請號: 200810027539.0
• 申請日: 2008-04-21
• 公開（公告）號: CN101566650A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 陳錦棠;方木松
• 申請（專利權）人: 東莞市光華實業有限公司
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R31/00;G01R1/44;G01K7/02
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司
• 代理人: 彭長久

技術領域

本發明屬于一種電子測試儀器，尤其和微波大功率的測試有關。

背景技術

目前，幾瓦～幾十千瓦的微波大功率的測量，最有效的常用辦法是水負載，作為終端式測量，把具有一定流速的水注入波導式測量頭，只要設計具有80～90dB的衰減段，當微波功率進入測量頭后在其駐波比ρ＜1.2的情況下，可以認為，微波功率通過測量頭全部被吸收了，被吸收的微波功率又熱功轉換變成水溫，再通過熱電偶傳感把水溫變成電量指示，通過交流標準，就得到終端水負載測得的微波功率。

圖1是現有水負載微波大功率計的設計方案原理圖。

1——波導式測量頭

2——帶有指數變化段的石英玻璃體

3——可調式交流電加熱器，即校準用交流加熱絲與0.2級交流功率測量

4——熱電偶

5——水量調節器

6——離心水泵

7——下出水箱

8——冷風機散熱系統

9——上回水箱

參見圖1.其工作原理，微波功率RF加到波導式測量頭1上，(也可以從定向耦合器耦合而來)，波導式測量頭1里裝著流動水的石英玻璃吸收體2，就開始吸收微波功率，由于石英玻璃吸收體2的前端做成指數函數段，使得輸入射頻RF的駐波比ρ＜1.2，保證微波功率幾乎不反射能順利前行與全部被水吸收，石英玻璃吸收體2里的流動水是由離心水泵6流經水量調節器5熱電偶、交流加熱器而進入測量頭的。流經測量頭被微波功率加熱的水進入測熱電偶的出水端，熱電偶4因此而檢測到水在吸收微波功率后產生的溫差，熱電偶4把溫差經放大到微波功率指示器。熱功當量轉換關系式如下：

P＝4.186ΔVΔT

P——微波功率(焦爾/秒)

ΔV——水流量(cm³)

ΔV——水溫升(℃)

導熱系數：1卡/cm²、S、℃

通過調節調壓器T來調整件3，施加的交流電壓，從而改變進入測量頭的水所加的交流加熱功率，使微波功率指示器滿檔的微波功率通過0.2級交流功率表校準，此時，微波功率表指示的功率就是終端式水負載的微波功率。

被微波加熱的水經上回水箱9、冷風機散熱系統8、下出水箱7后由離心水泵6水泵注入測量頭，完成循環過程。后由離心水泵6水泵注入測量頭，完成循環過程。

圖1所示現有技術方案對大功率微波測試存在一個熱損誤差問題，用10千瓦磁控管加5KVA五公分波，所產生的熱損誤差，足以造成15％～30％的終端式微波功率計的誤差。

若采用通過式加定向耦合器(以10千瓦微波功率為例)，終端式損熱引入的誤差，按圖1測量微波功率指示器甚至可以出現負值，這證明出現超過微波功率100％以上的熱損誤差。

定向耦合器工作原理如圖2。

15--定向耦合器主線，根據測量頭量稱確定定向耦合器dB數。

16--定向耦合器輔臂輸出端。

12--波導負載體，即主線射頻功率終端主吸收體。

2--石英玻璃體，即測量頭

參見圖2，工作原理：射頻功率RF先加到dB數設定的定向耦合器上，定向耦合器按其設定的耦合dB數輸出取樣功率供測量用，射頻功率通過定向耦合器主線15傳輸給終端吸收負載波導負載體12，設計使射頻進入波導負載體12終端負載的駐波ρ＜1.2則可以認為功率全吸收。

P_RF＝KP₀

K——定向耦合器??精密衰減頻率特性修正系數。

P₀——測量頭直接測得功率

如圖2對10瓩微波功率測量頭石英玻璃體2通過定向耦合器輔臂輸出端16只用測500W，95％的微波功率被波導負載體12終端負載

由上述可知，熱損的來源很清楚，是被測微波功率被吸收后形成的水溫，雖通過冷風機，但也遠高于室溫，隨微波功率加大，其水溫越高，可以高達70～85℃，這樣的水溫經測量頭入水口至出水口產生的負ΔT在熱電耦上產生負電信號，應該著重指出，這種熱損是個動態變量，隨室溫，水量、微波功率的大小不同熱平衡過程，而變化的。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有能自動、動態的、實時的補償熱損引起誤差的終端式水負載微波大功率計。

本發明的目的是這樣達到的：它包括供水系統，測試系統和熱損補償系統，其中熱損補償系統由測試頭、石英玻璃體、溫差傳感器組成；測試系統的出水口經溫差傳感器與熱損補償系統進水口連接；熱損補償系統出水口經溫差傳感器與供水系統相連接；溫差傳感器與測試系統的溫差傳感器極性反接后接入測試系統的信號檢測電路。