[其他]毫米波全波段功率計

無效

• 申請號: 86101442
• 申請日: 1986-03-10
• 公開（公告）號: CN86101442A
• 公開（公告）日: 1987-10-14
• 發明（設計）人: 匡龍海
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01R22/04
• 分類號: G01R22/04
• 代理公司: 中國科學院專利事務所
• 代理人: 戎志敏

本發明屬于測量儀器。

現有的量熱式毫米波功率計因時間長數長，一般測量時間需要10～30分鐘才能穩定。采用熱反饋系統，時間常數可縮短到2～5分鐘，但結構較為復雜，所以較少用作一般功率測量的通用儀器，而是用作功率計量標準。一般功率計的頻帶寬度受波導帶寬的限制，在整個毫米波波段范圍內需要5～7臺功率計。而且上述的功率計的量程一般在100mw以下。見IEEE????TRANSACTIONS????ON????MICROWAV????ETHEORY????AND????TECHNIQUES。

本發明的目的是提出一種具有寬頻帶、高功率容量、短時間長數及測量精度高的通用功率計。

圖1是毫米波功率計的整體結構圖。圖中1是輸入波導、2是絕熱波導段、3是熱屏蔽筒、4是熱屏蔽波導塊、5是量熱體負載組件。

圖2是駐波特性曲線。

圖3是量熱體負載組件的詳細結構。圖中6是熱電堆組件、7是金屬鰭片、8是量熱體負載。

本發明的要點是在熱屏蔽波導內的量熱負載8和做成鰭線形狀的金屬片7。它使傳統的量熱波導、吸收負載和熱偶融為一體。熱屏蔽波導塊僅做為熱屏蔽和保證電磁波的傳輸。量熱負載的材料是氧化鈹和碳化硅，其中碳化硅的含量為1～15%，其余為氧化鈹，將熱偶組件的康銅絲一面的漆皮去除后鍍上銀。

下面通過圖解說明本發明的工作原理。從圖1可以看出，本發明是屬于量熱式功率計，其基本工作原理是建立在直流功率替代微波功率的基礎上。根據能量守恒定律，將微波功率轉換成直流電動勢輸出。由圖中看出，本功率計采用雙對稱傳輸系統。它們的結構和熱學條件都相同。終端設計了二個相同結構的負載量熱體一主量熱體和參考負載量熱體。輸入波導1輸入被測量的毫米波功率，輸入波導1同熱屏蔽筒3連接在一起，絕熱波導段2把熱屏蔽波導塊4進行熱隔離，形成本量熱式功率計的熱屏蔽電路，把外界環境對內部量熱體負載組件5的影響減小到最低限度。

下面看圖3。熱電偶堆組件6用以量熱、測量主量熱體8和參考量熱體之間的溫差。量熱體負載8用來吸收毫米波功率并提供等效的直流加熱源。量熱體負載8可同金屬鰭片7一起構成寬頻帶匹配吸收電路。本功率計的量熱體負載組件的結構取代了傳統的雙薄壁波導作為熱媒介的量熱結構。它使傳統的量熱波導、負載和熱偶融為一體。熱屏蔽波導塊僅作為熱屏蔽和保證電磁波的傳輸。使整個量熱體熱容量大大減小，時間常數縮短一個數量級以上。本功率計的量熱體負載是由碳化硅和氧化鈹復合而成。在氧化鈹上有一層碳化硅，總的厚度為0.5～0.7毫米，在氧化鈹上也可有一層其它高溫吸收材料，碳化硅的含量為1%～15%。此種負載對于毫米波頻率具有良好的吸收性能，且具有十分良好的均勻熱分布，在極端情況下直流和微波之間的替代誤差小于1.2%。碳化硅和氧化鈹復合負載7與鰭片8一起組成了超寬頻帶的吸收負載。這種組合式過模負載體對于H^口₀₁模、準TEM模及其它高次模式進行混合吸收。因此只要在本發明的輸入波導前加上相應的漸變過渡錐體波導，就可達到26.5GHZ～170GHZ的寬頻帶要求。本功率計所用的熱偶組件，采用了漆包康銅絲密繞在云母片上，把康銅絲一面的漆皮去除后電鍍銀層，再用絕緣膠或漆涂復后形成60對左右的康銅一銀熱電堆。電鍍熱偶件未鍍銀面與量熱負載膠合在一起，從電鍍熱偶組件中引出直流電動勢，與指示電路相聯。控制熱偶堆二端的熱阻還可以調整量熱式功率計的時間常數。

本功率計結構簡單，成本低，工作頻帶寬（26.5GHZ-170GHZ）功率量程寬（100μW-1W）時間常數短（τ＝5～10秒），一臺功率計可以取代傳統的5～7臺功率計的新型毫米波干負載量熱式功率計。