Измеритель свч мощности

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ СЕЧ 1«)ЩНОСТИ, содержащий преобразователь мощности высокочастотного сигнала в частоту на диоде, помещенном в электромагнитное поле измеряемого сигнала, и измеритель частоты, отличающ и и с я тем, что, с целью упрощения измерителя и увеличения крутизны преобразования мощность-частота, укаванный преобразователь-выполнен в виде кремниевого умножительного варакторного диода, выводы которого подключены к измерителю частоты непосредственно.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) 0 01 Н 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

21) 2529339/18-ОЯ

25) 3006251/18 09 (22) 14;09 ° 77 (46) 15.02,84. Бюл. М 6 (72) Н,Н.пренцлау, В.М.Дмитриев и В.Д.Бобрышев (71) физико-технический институт низких температур АН УССР (53) 621.317.38(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 337727, кл. G 01 R 21/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 317986, кл. 0 01 R 21/06, 1969 (прототип). (54 ) (57 ) ИЗМЕРИТЕЛЬ СВЧ МОЩНОСТИ, содержащий преобразователь мощности высокочастотного сигнала в частоту на диоде, помещенном в электромагнитное поле измеряемого сигнала, и измеритель частоты, о т л и ч а ю" шийся тем, что, с целью упрощения измерителя и увеличения крутизны преобразования мощность-частота, указанный преобразователь. выполнен в виде кремниевого умножительного варакторного диода, выводы которого подключены к измерителю частоты непосредственно.

1073709

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения мощнссти СВЧ диапазона.

Известен измеритель СВЧ мощности, использующий непосредственное воздействие преобразованной в теплоту СВЧ энергии на.частоту низкочастотного генератора $1) .

Недостаток известного измерителя заключается в его сложности.

Наиболее близким к изобретении является измеритель СВЧ мощности, использующий непосредственное преобразование уровня СВЧ мощности в сигнал низкой частоты, Работа преобразователя мощности в сигнал низкой частоты основана на взаимодействии электромагнитного поля с плазмой газового разряда, вызванного постоянным напряжением в газоразрядном диоде релаксационного генератора, в результате чего электромагнитное поле увеличивает начальную концентрацию заряженных частиц диода и придает им дополнительнуи скорость. Это приводит к изменению напряжения зажигания диода, а следовательно, к изменении частоты генерации релаксационного низкочастотного генератора. Измеритель мощности содержит волноводную секцию с согласующим устройством, в которой расположен чувствительный элемент функционального преобразователя мощности в частоту, релаксационный генератор, а также частотомер (2) .

Недостатки данного измерителя заключаются в сложности конструкции и в невысокой крутизне преобразования мощность-частота.

Цель изобретения — упрощение конструкции и увеличение крутизны преобразования мощность-частота.

Цель достигается тем, что в измерителе СВЧ мощности, содержащем преобразователь мощности высокочастотного сигнала в частоту на диоде, помещенном в электромагнитное поле измеряемого сигнала, и измеритель частоты, преобразователь выполнен в виде кремниевого умножительного варакторного диода, выводы которого подключены к измерителю частоты непосредственно.

На фиг. 1 изображена функциональная блок-схема предлагаемого измерителя СВЧ мощности; на фиг. 2— типичная зависимость частоты генерации одного из кремниевых умножительных варакторных диодов от величины облучающей его СВЧ мощности, Источник 1 измеряемой СВЧ мощности подключен к волноводной секции 2, в которой расположен кремниевый ум ножительный варакторный диод 3, под5

t0

55 бО

65 ключенный своими выводами непосредственно к частотомеру 4. В качестве источника измеряемой СВЧ мощности в эксперименте использованы последовательно включенные СВЧ генератор

5, развязывающий элемент б (например, ферритовый вентиль| и регулируемый аттенюатор 7.

Измеритель работает следующим образом.

При облучении варакторнога диода

3 СВЧ мощностью через последний протекает ток, что и является причиной изменения емкости перехода пропорционально приложенной мощности. Используемые в схемах умножения частоты диоды с диффузной емкостью, как наиболее эффективные для получения высоких номеров гармоник, обуславливают высокуи степень нелинейности зависимости емкость-напряженность поля. Для изготовления диодов с такой структурой используют кремний как материал, обеспечивающий наиболее высокие параметры умножительных варакторных диодов. В таких кремниевых умножительных варакторных диодах при облучении их СВЧ мощностью определенной интенсивности возникают неустойчивые состояния. При этом при определенной напряженности поля емкость изменяется в такой степени, что снижается напряженность поля, а последнее, в свою очередь, изменяет емкость. Таким образом, в кремниевом варакторном умножительном диоде возникает колебательный процесс, сопровождающийся колебанием импеданса диода в такт изменению напряжения на его выводах. Это значит, что кремниевый умножительный диод с нелинейной емкостью / будучи облучен СВЧ мощностью определенного уровня, представляет собой генератор колебаний. При этом частота колебаний зависит от уровня СВЧ мощности, подаваемой на диод, т,е, такой диод имеет определенную крутизну характеристики преобразования уровня СВЧ мощности в низкую частоту. !

Экспериментально обнаружено, что уровень СВЧ мощности, при котором на кремниевом умножительном варакторном диоде возникают колебания, находится в пределах 4-50% от оптимальной мощности при работе диода в схемах умножения. Частота генерации при этом может изменяться от

10 кГц до 2,5 МГц. Из кривой (фиг. 2) следует, что на отдельных участках крутизна характеристики преобразования СВЧ мощности в низкую частоту достигает значения

3 МГц/мВт. Это свойство диода и используется для измерения уровня

1073709

Я И

Составитель И. Горелова

Редактор М, Келемещ Техред М.Тепер Корректор 0. Тигор

Заказ 324/45

Тираж 711

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

СВЧ мощности. Измеряемый сигнал с источника 1 СВЧ мощности поступает в волноводную секцию 2, в которой расположен кремниевый умножительный варакторный диод 3. С помощью регулируемого аттенюатора 7 устанавливают необходиыяй уровень мощности (4-50Ъ от оптимальной в режиме умножения диода). В этом случае на диоде

3 возникают низкочастотные колебания, по частоте которых и судят об уровне измеряемой СВЧ мощности. Низкочастотные колебания измеряются частотомером 4. Таким образом, частота генерации предлагаемого измерителя СВЧ мощности изменяется от 10 кГц до 15

2,5 МГц, т.е. коэффициент перекрытия по частоте соответствует значению 250.

Максимальная крутизна преобразования соответствует значению 3 МГц/мВт, что в относительных единицах, в свою очередь, соответствует значению 0,85.

Частота следования импульсов в устройстве-прототипе изменяется от

480 до 500 имп/с при крутизне преобразования 1 имп/мВт. В относительных единицах это соответствует значению

500.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с устройствомпрототипом заключаются в упрощении устройства и увеличении крутизны преобразования СВЧ мощность-низкая частота, при этом его остальные параметры не хуже, чем аналогичные параметры известных устройств.