[發明專利]小功率標準裝置

在審

• 申請號: 201711084749.9
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107991639A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 王林林;朱月華;郭加力
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍61236部隊
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙)11562
• 代理人: 宋平

技術領域

本發明屬于微波小功率計量技術領域，涉及一種小功率標準裝置。

背景技術

微波信號的特征參數測量不同于集中參數模型下的電參數測量，其電壓、電流在導體的不同位置呈現出不同的測量結果，因此在微波領域普遍采用功率作為信號的主要特征參數。微波功率計可用于對微波功率進行測量，為確保測量的準確性，微波功率計需要定期進行校準。通常依據《GJB/J 3598-99小功率座檢定規程》，利用小功率標準裝置對微波功率計進行校準，小功率標準裝置的組成及連接方式如圖1所示，包括射頻控制單元、信號源和標準功率座。其中，射頻控制單元是小功率標準裝置的核心設備，用于對標準功率座和信號源進行控制，具體包括標準功率座恒溫環境的建立、通過微調使完整的測量電橋處于平衡狀態、設置直流替代功率并利用幅度外調制控制信號源輸出適當的功率等控制功能。以1805B型號為例，其使用過程需要兩步預熱：第一步，開關打到“STANDBY”位置，加電1.5小時進行“warm-up”；第二步，開關打到“ON”位置，加電0.5小時進行“BRIDGE BALANCE”預熱，溫度滿足要求后，才能開展后續測量操作。同時，一種標準功率座只能在一定寬度的頻段范圍工作，例如F1109的工作范圍為10MHz～18GHz，F1117A為50MHz～26.5GHz，F1107-8為26.5GHz～40GHz。

由于射頻控制單元1805B一次只能連接并控制一個標準功率座，如果待校準的微波功率計的頻段較寬(例如10MHz～40GHz)，需要使用多個功率標準對其進行量值傳遞時，必須更換不同的標準功率座，這就需要重新進行預熱操作，將大量時間耗費在等待預熱上，導致工作效率十分低下。同時，射頻控制單元1805B的直流替代功率能只能設置為0.5mW和1mW～10mW(1mW步進)，無法實現連續可調。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能同時連接并控制多個標準功率座，預熱時間短、直流替代功率輸出可連續調節的小功率標準裝置。

一種小功率標準裝置，包括小功率標準多通道控制器，用于同時連接并控制多個標準功率座；多個標準功率座，用于作為功率傳感器校準量值傳遞的標準電參數器件；數字多用表，用于測量信號源向標準功率座加入微波功率之前和之后，標準功率座輸出的電壓；以及信號源，用于為多個標準功率座和被測微波功率計供頻率及功率符合量值傳遞過程要求的微波信號。

進一步，所述小功率標準多通道控制器包括多個控制單元，與設置在外部的標準功率座電連接，用于對標準功率座的工作溫度進行控制；散熱模塊，用于對多個控制單元進行降溫散熱；以及電源模塊，用于為多個控制單元和散熱模塊供電。

進一步，所述控制單元包括精密電橋模塊，采用惠斯通電橋結構，包括3個橋臂，并與設置在外部標準功率座的恒溫腔內部的第4橋臂電連接；以及溫控模塊，與外部標準功率座電連接，用于對外部標準功率座進行預熱，使其達到并保持在預定溫度。

進一步，所述數字多用表采集的電參數為設置在外部標準功率座中的惠斯通電橋的第4橋臂的電壓變化量。

進一步，所述溫控模塊包括差分放大電路，與外部標準功率座中恒溫腔加熱電路電連接；電壓電流轉換電路，用于將電壓信號轉換為電流信號；電流放大電路，用于增大反饋回路電流，加快對部標準工作溫度提升；以及負反饋電路，用于連接外部標準功率座的差分反饋信號，用于反饋外部標準功率座實際溫度與預期溫度的差值。

進一步，所述差分放大電路采用四芯電纜實現與外部標準功率座中恒溫腔加熱電路電連接，其中一芯用于傳輸加熱控制信號，兩芯用于傳輸差分反饋信號，一芯作為地線。

進一步，所述散熱模塊包括散熱風扇、散熱片和散熱風道，用于帶走多個控制單元和電源模塊產生的熱量，將多個控制單元和電源模塊的溫度控制在預定的穩定范圍。

進一步，所述電源模塊具有+5V、±15V和+20V輸出。