Цифровой ваттметр

 

Изобретение может быть использовано в измерителях мощности СВЧ и является дополнительным к авт. св. СССР № 1095085. Цель изобретения - повышение быстродействия ваттметра . Ваттметр содержит отрезок 1 волновода с термопарой 2, компаратор 3, регистр 4 последовательных приближений , генератор 5 тактовых импульсов , преобразователь 10 кодов циф- .роаналоговый преобразователь 11, источник 12 опорного напряжения, подогреватель 13, буферный регистр 14 и индикатор 15. В устройство введены дифференцирующий узел 6, амплитудные ограничители 7 и 9 сверху и снизу и инвертор 8. Использование цифрового ваттметра позволяет сократить время измерения на 25%. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))4 G О1 R 21/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ф »

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1095085 (2 1) 4006058/24-21

:(22) 06.01.86 (46) 07.05,87. Бюл. Р 17 (72) С. Б. Калашников (53) 621.317.382 ° 023(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1095085, кл, G 01 R 2 1/04, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ ВАТТМЕТР (57) Изобретение может быть использовано в измерителях мощности СВЧ и является дополнительным к авт. св.

СССР 1095085. Цель изобретения— повышение быстродействия ваттмет„SU 08911 А 2 ра, Ваттметр содержит отрезок 1 волновода с термопарой 2, компаратор Э, регистр 4 последовательных приближений, генератор 5 тактовых импульсов, преобразователь 10 кодов„ циф.роаналоговый преобразователь 11, источник 12 опорного напряжения, подогреватель 13, буферный регистр 14 и индикатор 15. В устройство введены дифференцирующий узел 6, амплитудные ограничители 7 и 9 сверху и снизу и инвертор 8,. Использование цифрового ваттметра позволяет сократить время измерения íà 25Х. 1 ил.

1 13089

Изобретение относится к технике радиоизмерений, может быть использовано в измерителях мощности СВЧ и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. У 1095085, Цель изобретения " повышение быст" родействия цифрового ваттметра, На чертеже приведена структурная схема цифрового ваттметра.

Цифровой ваттметр содержит отре- 10 зок 1 волновода, с установленной в нем дифференциальной термопарой 2, подключенной к входу компаратора 3, выход которого соединен с первым входом регистра 4 последовательных f5 приближений, второй вход регистра 4 последовательных приближений подключен к выходу генератора 5 тактовых импульсов, выход компаратора 3 подключен через последовательно соеди- 20 ненные дифференцирующий узел 6, амплитудный ограничитель 7 сверху и инвертор 8 к управляющему входу генератора 5 тактовых импульсов, выход дифференцирующего узла 6 подключен к 25 входу амплитудного ограничителя 9 снизу, выход которого соединен с управляющим входом генератора 5 так. товых импульсов, информационный выход регистра 4 последовательных приб-ЗО лижений через преобразователь 10 кодов подключен к ЦАП 11, к второму входу ЦАП 11 присоединен выход источника 12 опорного напряжения, выход ,ЦАП 11 подключен к подогревателю 13 термопары, информационный выход регистра 4 последовательных приближений через буферный регистр 14 подключен к индикатору 15, управляющий выход регистра 4 последовательных 40 приближений соединен с управляющим входом буферного регистра 14.

Цифровой ваттметр работает следу" ющим образом, В исходном состоянии прй отсутст- 45 вии мощности СВЧ в отрезке 1 волновода на входе компаратора 3 термоЭДС равна нулю и при каждом импульсе генератора 5 тактовых импульсов на втором входе регистра 4 последова- 50 тельных приближений с выхода компаратора 3 записывается нуль в каждом разряде регистра 4 последовательных приближений, Этот же код поступает на буферный регистр 14. Нулевой код с выхода регистра 4 последовательных приближений поступает через преобразователь 10 кодов на ЦАП 11, на

ll 2 выходе которого также остается нулевое напряжение, подогреватель 13 термопары не нагревается, В момент окончания цикла преобразования с управляющего выхода регистра 4 последовательных приближений подается сигнал записи на вход управления буферного регистра 14, а с ним происходит за- пись кода мощности во все разряды буферного регистра 14 с информационного выхода регистра 4 последовательных приближений, Одновременно с этим на индикаторе 15 устанавливается нулевое показание цифрового ваттметра и сохраняется до конца следующего цикла преобразования, С приходом в отрезок 1 волновода измеряемой мощности СВЧ на выходе дифференциальной термопары 2 появляется термо-ЭДС, воздействующая на вход компаратора 3, На выходе компаратора 3 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное. Этот перепад преобразуется в дифференцирующем узле 6 в импульс положнтельной полярности, который проходит через амплитудный ограничитель

9 снизу на нулевом уровне и запускает генератор 5 тактовых импульсов, срывая ранее существующую генерацию. Период генерации равен времени,окончания переходных процессов в ваттметре и определяется инерционностью подогревателя 13 термопары и термопары 2.

По первому тактовому импульсу происходит запись единицы в старший разряд регистра 4 последовательных приближений, поскольку с выхода компаратора 3 поступает единичный уровень напряжения на первый вход регистра 4 последовательных приближений, Код с выхода регистра 4 последовательных приближений поступает через преобразователь 10 кодов на ЦАП 11, где преобразуется в напряжение и поступает на подогреватель 13 термопары. С увеличением температуры подогревателя

13 термопары термо-ЭДС на выходе тертермопары 2 начинает падать, Если тепла, выделяемого подогревателем 13 термопары, недостаточно для компенсации нагрева термопары 2, возникающего под действием мощности СВЧ, то .на выходе компаратора 3 останется единичный уровень напряжения, следующий тактовый импульс с генератора 5 тактовых импульсов запишет единицу в более младший разряд регистра 4

3 13089 последовательных приближений, и процесс преобразования кода в напряжение на подогревателе 13 термопары повторяе тся, Если тепла, выделяемого подогрева- 5 телем 13 термопары, достаточно для компенсации нагрева термопары 2, возникающего под действием мощности

СВЧ, то в момент точной компенсации мощности СВЧ, поступающей на термо- 10 пару 2, мощностью от подогревателя

13 термопары на выходе компаратора

3 произойдет перепад единичного уровня напряжения в нулевой. Этот перепад преобразуется в дифференцирую- 15 щем узле 6 в импульс отрицательной полярности, который проходит через амплитудный ограничитель 7 сверху на нулевом уровне, преобразуется в инверторе 8 в импульс положительной 20 полярности и запускает генератор 5 тактовых импульсов, срывая ранее сусуществовавшую генерацию. По тактовому импульсу, поступающему на регистр 4 последовательных приближений, проис- 25 ходят сброс единицы в старшем разряде и запись единицы в более младший разряд, поскольку с выхода компаратора 3 поступает нулевой уровень напряжения на первый вход регистра 4 пос» 30 ледовательных приближений. Код с выхода регистра 4 последовательных приближений вновь преобразуется в напряжение на подогревателе 13 термопары.

Далее поразрядное уравновешивание 35 дифференциальной системы происходит аналогично, После окончания цикла работы ваттметра на выходе регистра

4 последовательных приближений имеется код, соответствующий измеряемой 40 мощности СВЧ. В момент окончания цикла преобразования, т.е. в момент заполнения нулем или единицей самого младшего разряда регистра 4 последо" вательных приближений, с управляющего45 выхода регистра 4 последовательных приближений подается сигнал записи на вход управления буферного регистра 14. Код с информационного выхода регистра 4 последовательных прибли- 50 жений записывается в буферный регистр 14 и индикатор 15 отображает информацию о величине поступающей мощности СВЧ.

Поскольку каждый такт работы цифрового ваттметра сокращает интервал мощностей, в котором находится измеряемая мощность, в два раза, то

11 4 необходимое число тактов работы для измерения мощности СВЧ определяется по формуле

100 к где M - точность измерения, X.

Таким образом, для известного устройства время одного цикла работы определяется по формуле

T = N" с! у число тактов работы в цикле, длительность которых равна времени окончания переходных процессов в ваттметре; число тактов работы в цикле, длительность которых меньше времени окончания переходныхпроцессов в ваттметре. образом, время одного цикла предлагаемом ваттметре опре. по формуле где N

Таким работы в деляется

Т = 0,5 N (t, +t ).

Поскольку время с может принимать значения от О po t, с равной вероятностью, то t определяется как

t(t

2 2 тогда

Tz = 0,75 N t

Таким образом, при использовании, предлагаемого цифрового ваттметра удается получить выигрыш во времени по сравнению с известным, равный

T Т2 N ° t -О 75 ° N t

K - — -, 1PPg -- - — - — — — - х

Т, N х1ООЖ = 25X

Так как термопара и подогреватель термопары устройства довольно ииергде N — число тактов работы в цикле;

t — время одного такта работы, определяемое окончанием переходныхпроцессов в ваттметре.

В предлагаемом цифровом ваттметре такты работы заканчиваются раньше окончания переходных процессов и длятся время и, причем окончание такта за время

t или t в общем случае равновероятно, поэтому

N =N

1 3089

N =8» Fog

< 0,5

Этот выигрыш во времени особенно важен в автоматических измерителях

Составитель В. Егоров.Редактор Л. Гратилло Техред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко

Заказ 1793/Зб Тираж 731 Подпи си о е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ционные на современном уровне разви" тия техники и время переходных процессов в ваттметре может достигать единиц секунд, то выигрыш во времени может получиться существенным, 5

Например, при времени окончания переходных процессов t = 1 с и точности измерения M = 20,5 количество тактов в цикле а выигрыш во времени за один цикл измерения составит

Т = Т, -Т =0,25 N ° t,=0,25 8 lс = 15

2с.

ll 6 мощности СВЧ при нескольких по др яд измерениях.

Формула и з о б р е т е н и я

Цифровой,ваттметр по авт. св, У 1095085s отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены последовательно соединенные дифференцирующий узел, амплитудный ограничитель свер" ху и инвертор, а также амплитудный ограничитель снизу, вход которого подсоединен к выходу дифференциального узла, а выход — к управляющему входу генератора тактовых импульсов, вход дифференцирующего узла соединен с выходом компаратора, а выход инвертора подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов.