[發(fā)明專利]一種新型密封恒溫雙負(fù)載波導(dǎo)量熱計(jì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510822609.1
• 申請(qǐng)日: 2015-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105425026A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉偉;何巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所
• 主分類號(hào): G01R21/02
• 分類號(hào): G01R21/02
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 李彥波;張雪梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種量熱計(jì)。更具體地，涉及一種新型密封恒溫雙負(fù)載波導(dǎo)量熱計(jì)。

背景技術(shù)

功率是微波毫米波領(lǐng)域最基本的參數(shù)之一，也是表征微波毫米波信號(hào)特征的一個(gè)重要參數(shù)。因此，各國(guó)的微波無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室很早就開(kāi)展了功率標(biāo)準(zhǔn)的研建工作。微波毫米波小功率標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種：量熱計(jì)和微量熱計(jì)。量熱計(jì)是一種測(cè)量負(fù)載吸收功率后溫度變化的儀器，根據(jù)直流功率和微波功率所引起溫度變化的不同得出被測(cè)微波功率的量值。其具有測(cè)量準(zhǔn)確度高、可過(guò)載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大、阻抗匹配好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、時(shí)間常數(shù)大(即測(cè)量時(shí)間長(zhǎng))、對(duì)環(huán)境溫度及配套計(jì)量設(shè)備穩(wěn)定性要求高等缺點(diǎn)。

傳輸線和接頭形式的多樣化，除了造成機(jī)械連接的復(fù)雜性之外，對(duì)電磁波傳輸?shù)碾姎庑阅芤矔?huì)有所影響。因此微波功率標(biāo)準(zhǔn)的研制也需要考慮這些方面的影響。根據(jù)傳輸線形式的不同，現(xiàn)有的量熱計(jì)可以分為波導(dǎo)量熱計(jì)和同軸量熱計(jì)。而每類傳輸線根據(jù)頻段不同、接頭形式不同或截面尺寸不同，還可以進(jìn)行細(xì)分。根據(jù)量熱計(jì)吸收功率負(fù)載的不同，有單負(fù)載量熱計(jì)和雙負(fù)載量熱計(jì)。單負(fù)載量熱計(jì)存在一些技術(shù)缺陷，需要大量的工作來(lái)彌補(bǔ)；而雙負(fù)載量熱計(jì)相對(duì)來(lái)講結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、關(guān)鍵器件容易實(shí)現(xiàn)、分析評(píng)估理論完善。

微量熱計(jì)是針對(duì)量熱計(jì)的不足之處，采用同樣的熱效應(yīng)原理，而在測(cè)量方法有所不同的另一種類型的量熱計(jì)。微量熱計(jì)將測(cè)輻射熱式功率座放入量熱計(jì)中作為量熱體，在確定其有效效率后，可以將其拿出來(lái)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)使用。微量熱計(jì)綜合了量熱計(jì)和測(cè)輻射熱式功率座的特點(diǎn)，具有測(cè)量準(zhǔn)確度高、時(shí)間常數(shù)小(測(cè)量時(shí)間短)等優(yōu)點(diǎn)。但微量熱計(jì)法要求有可用的測(cè)輻射熱式功率座，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在大部分頻段都無(wú)法滿足此要求，因此微量熱計(jì)法無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

隨著毫米波技術(shù)的飛速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，對(duì)2mm頻段(110GHz～170GHz)小功率參數(shù)的計(jì)量需求日益增加，而我國(guó)目前尚無(wú)該頻段的毫米波小功率標(biāo)準(zhǔn)。

因此，需要提供一種新型密封恒溫雙負(fù)載波導(dǎo)量熱計(jì)，作為2mm量熱式小功率標(biāo)準(zhǔn)裝置的主標(biāo)準(zhǔn)，滿足110GHz～170GHz頻段內(nèi)毫米波小功率參數(shù)的量值溯源需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種新型密封恒溫雙負(fù)載波導(dǎo)量熱計(jì)，以解決現(xiàn)有功率標(biāo)準(zhǔn)裝置頻率范圍不足的問(wèn)題，滿足110GHz～170GHz頻段內(nèi)毫米波小功率參數(shù)的量值溯源需求。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種密封雙負(fù)載波導(dǎo)量熱計(jì)，該裝置包括密封筒和密封筒蓋，所述該裝置進(jìn)一步包括：工作鏈路、參考鏈路、波導(dǎo)口、熱電堆；

所述工作鏈路和參考鏈路分別通過(guò)密封筒蓋上的密封圈實(shí)現(xiàn)密封；

所述密封筒蓋在所述工作鏈路一側(cè)依照波導(dǎo)尺寸開(kāi)有2mm標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口，用于輸入2mm頻率的波導(dǎo)；

所述參考鏈路，用于為所述工作鏈路提供溫度參考；

所述工作鏈路，用于輸入直流功率和微波功率，改變所述熱電堆隨溫度變化后的熱電勢(shì)；

根據(jù)所述參考鏈路的溫度值得到溫差熱電勢(shì)后計(jì)算得出微波功率值。

優(yōu)選的，所述工作鏈路包括功率輸入端、工作負(fù)載；

所述工作負(fù)載，用于輸入直流功率改變熱電堆的溫度，并根據(jù)所述參考鏈路的溫度值得到溫差熱電勢(shì)；

所述功率輸入端，用于輸入微波功率改變熱電堆的溫度，并根據(jù)述參考鏈路的溫度值得到溫差熱電勢(shì)。

優(yōu)選的，所述工作鏈路進(jìn)一步包括工作隔熱波導(dǎo)段；

所述工作隔熱波導(dǎo)段，兩端分別與所述密封筒蓋一端和工作負(fù)載一端連接，用于傳輸微波毫米波信號(hào)，同時(shí)隔絕量熱計(jì)內(nèi)外的熱量傳遞。

優(yōu)選的，所述該裝置進(jìn)一步包括恒溫水槽；

所述恒溫水槽，用于保持測(cè)試環(huán)境的溫度穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述波導(dǎo)量熱計(jì)的溫度控制。

5、一種基于雙負(fù)載波導(dǎo)量熱計(jì)的微波頻率的測(cè)量方法，所述該方法包括：

S1、將所述波導(dǎo)量熱計(jì)放置在恒溫水槽中，對(duì)恒溫水槽控溫，穩(wěn)定密封筒的溫度；

S2、對(duì)波導(dǎo)量熱計(jì)的工作負(fù)載端輸入大小為P_DC的直流功率，待熱電堆輸出熱電勢(shì)達(dá)到穩(wěn)定后，測(cè)得波導(dǎo)量熱計(jì)中工作負(fù)載和參考負(fù)載之間的溫差熱電勢(shì)為V_DC；

S3、關(guān)閉所述工作負(fù)載端直流功率的輸入，待熱電堆輸出熱電勢(shì)達(dá)到穩(wěn)定后，即在t₂時(shí)，得到波導(dǎo)量熱計(jì)中工作負(fù)載和參考負(fù)載之間的溫差熱電勢(shì)V_DC0；