Измерение импульсной мощности

Косвенные измерения. Ваттметры основных типов — терморезисторные, калориметрические, пондермоторные и с термоэлементами — измеряют мощность в режиме непрерывной генерации или среднюю мощность ЯСр в импульсном режиме. Однако часто бывает необходимо знать мощность в импульсе Римп. Если известны форма и длительность этих импульсов, а также частота их следования Fe или скважность Q, то значение РИмп можно рассчитать по измеренному значению ЯСр.

При прямоугольной форме импульсов, образующих периодическую последовательность, мощность в импульсе.

(7).

Согласно A.55) случайная среднеквадратическая относительная погрешность Измерения.

(8).

Погрешность измерения средней за период мощности получается тем меньше, чем больше тепловая постоянная времени поглощающей части ваттметра по сравнению с периодом следования импульсов 7″ с. При большой постоянной времени тепловой эффект от воздействия импульсной мощности весьма близок к интегральному эффекту. Наибольшей постоянной времени обладают калориметрические ваттметры, наименьшей — проволочные болометры. Постоянная времени некоторых термисторов в ряде случаев может оказаться соизмеримой с периодом следования импульсов, поэтому температура термистора в течение периода изменяется. Это сказывается на теплообмене с окружающей средой, и сопротивление термистора постоянному току не сохраняется неизменным. Пульсация температуры термистора пропорциональна энергии в импульсе и растет g уменьшением отношения тепловой постоянной времени к периоду следования импульсов. Возникают дополнительные погрешности, которые тем больше, чем больше мощность, попадающая на термистор. Причинами дополнительных погрешностей являются:

рассогласование сопротивления головки с трактом из-за пульсаций сопротивления термистора, поэтому часть мощности отражается;

несоответствующие сопротивления термистора истинному усредненному значению при равновесии моста, так как показание индикатора разбаланса моста не является линейной функцией этого сопротивления;

пульсации постоянного тока через термистор и, как следствие этого, изменение мощности постоянного тока, подводимый к термистору, что не учитывается при вычислении замещающей мощности из-за пульсаций сопротивления.

Режимы работы источника импульсной мощности, при которых допустимо применение термоядерных ваттметров, должны указываться в описаниях к приборам.

Прямые измерения. Непосредственно измерить импульсную мощность можно ваттметром с пленочным болометром (рис. 6.9). В этом приборе исследуемый радиоимпульс длительностью*и поступает в болометрическую головку через направленный ответвитель, калиброванный по затуханию, основная линия которого нагружена согласованной нагрузкой. Болометр включен в цепь постоянного тока. Изменение его сопротивления является функцией температуры, которая определяется мощностью, поступающей на болометр. Если тепловая постоянная времени болометра Тб^ти и период следовании импульсов 7″ С>-Тб, то температура болометра линейно растет во время импульса и экспоненциально уменьшается в паузе между соседними импульсами.

Напряжение на выходе болометра — пилообразный импульс, наклон фронта которого однозначная функция импульсной мощности. Болометр играет роль интегратора, преобразующего прямоугольный радиоимпульс в пилообразный видеоимпульс. Последний пропускаете через дифференцирующую цепь, восстанавливающую прямоугольный импульс. На выходе дифференцирующей цепи получается видеоимпульс, точно соответствующий по форме огибающей радиоимпульса, подаваемого на болометр. Амплитуда видеоимпульса пропорциональна импульсной мощности СВЧ. Ее измеряют пиковым вольтметром, на входе которого включен видеоусилитель. Шкала вольтметра градуируется в единицах мощности. Более надежен (менее чувствителен к перегрузкам, чем болометрический ваттметр) электронный импульсный ваттметр (рис. 6.10). Его принцип действия заключается в следующем. Содержащийся в детекторной головке СВЧ диод деектирует радиоимпульсы исследуемого СВЧ генератора, поступающие на вход головки через аттенюатор. Амплитуда видеоимпульсов на выходе головки однозначно соответствует измеряемому значению импульсной мощности. Это позволяет градуировать шкалу импульсного вольтметра в единицах мощности. В состав ваттметра входит калибратор — источник калиброванных по амплитуде импульсных сигналов.