所加微波功率一部分被直流功率抵償一部分，另一部分 被參考負(fù)載上的直流功率對(duì)消，反饋回路可以快速達(dá)到新的平衡狀態(tài)，這就是縮短讀數(shù)時(shí) 間的原因。將加熱器/熱電堆看作一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，加熱器輸入電壓V而熱電堆輸出電壓 為Vth，則電壓增益為常數(shù)：^，即環(huán)路增益為常數(shù)，也就是說(shuō)，輸出電壓Vth與輸入電壓V ον 是線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性反饋得以實(shí)現(xiàn)。
[0025] 下面通過(guò)一組實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：
[0026] 如圖1所示，一種用于量熱式功率計(jì)的線(xiàn)性反饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)系統(tǒng)，本系統(tǒng)結(jié)合自調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的工作方式，采用控制輔助加熱器自調(diào)節(jié)方法和控制參考負(fù)載功率自調(diào)節(jié)的方法相結(jié) 合，發(fā)明的反饋電路輸出電壓和輸入電壓是線(xiàn)性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)縮短量熱式功率計(jì)讀數(shù)時(shí)間的 目的。
[0027] 作為功率標(biāo)準(zhǔn)的雙負(fù)載量熱計(jì)，接入量熱計(jì)中的兩個(gè)負(fù)載無(wú)論是電性能或者熱性 能均是一致的。通過(guò)將兩個(gè)輔助加熱器分別加載量熱計(jì)中接入的工作負(fù)載和參考負(fù)載上， 這兩個(gè)輔助加熱器串聯(lián)起來(lái)并與一個(gè)恒壓源21相接。輔助加熱器用來(lái)實(shí)現(xiàn)直流加熱，本 發(fā)明采用在對(duì)稱(chēng)楔形吸收體內(nèi)安裝lk〇的0201封裝電阻作為直流加熱源使用，直流功率 加熱電阻引線(xiàn)阻值經(jīng)測(cè)量小于〇. 5Ω，與加熱電阻相比基本可忽略不計(jì)。附圖1可見(jiàn)：
[0028] 加在工作負(fù)載上的直流功率為
[0029] 加在參考負(fù)載上的直流功率為：.
[0030] 由于熱電堆正比于量熱體上加熱功率，所以有如下關(guān)系式：
[0031]
[0032] 式中，K為比例常數(shù)，Prf為工作負(fù)載加入的微波功率。熱電堆在40mmX40mm面積 內(nèi)由30組銅鎳熱電偶組成，這樣能夠比較全面的測(cè)量負(fù)載外表面整體的溫度變化。熱電堆 的輸出通常為幾十微伏級(jí)，實(shí)現(xiàn)微伏級(jí)別的放大，需要設(shè)計(jì)高精密運(yùn)算放大電路，采用儀表 放大芯片LT1007實(shí)現(xiàn)輸入電壓在微伏量級(jí)的境況下高增益工作，采用的是精密金屬膜電 阻器，阻值精度在±0.01 %，溫度系數(shù)為±10ppm/攝氏度來(lái)保證放大器的精度。對(duì)放大器 做補(bǔ)償，即當(dāng)加入微波功率Prf= 0時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓V也為0,則為加入微波功率 前，熱電堆的輸出的溫差熱電勢(shì)Vth為常數(shù)。
[0033] 加入微波功率Prf，Vth發(fā)生變化，反饋環(huán)路了實(shí)現(xiàn)新的平衡，輔助加熱器上PJPP2 值相應(yīng)改變并達(dá)到新值，用以保持Vth為常數(shù)，此時(shí)
[0034] 耗散在工作負(fù)載的功率為：
[0035] 耗散在參考負(fù)載上的功率為直流功率：、
[0036] 兩個(gè)負(fù)載的功率差仍然為工作負(fù)載加熱器直流功率的增減實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平衡 關(guān)系，當(dāng)給工作負(fù)載加入微波功率時(shí)，通過(guò)反饋回路的作用，工作負(fù)載直流功率減小，參考 負(fù)載直流功率增加，工作負(fù)載上的功率不僅要與所加微波功率實(shí)現(xiàn)平衡，還要與參考負(fù)載 增加的直流功率保持平衡。達(dá)到新的平衡后，所加射頻功率可以用放大器的輸出電壓來(lái)表 不，即
，成正比關(guān)系。此外，加熱器的輸入電壓為V與熱電堆的輸出電壓為Vth，反 饋電路的增益是個(gè)常數(shù)
，輸出電壓vth與輸入電壓V為線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性反饋的 自調(diào)節(jié)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。
[0037] 綜上所述，本發(fā)明所述技術(shù)方案采用控制輔助加熱器自調(diào)節(jié)方法和控制參考負(fù)載 功率自調(diào)節(jié)的方法相結(jié)合，反饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)系統(tǒng)中反饋電路的輸出電壓和輸入電壓是線(xiàn)性關(guān) 系，所加微波功率一部分被工作負(fù)載上抵償，一部分被參考負(fù)載的功率對(duì)消，使反饋系統(tǒng)能 夠快速達(dá)到平衡，最終實(shí)現(xiàn)了縮短量熱式功率計(jì)的讀數(shù)時(shí)間。降低了原有量熱式功率計(jì)對(duì) 微波信號(hào)源以及周?chē)h(huán)境溫度長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)高穩(wěn)定度的要求，可廣泛用于各級(jí)量熱式功率計(jì) 中，為微波功率校準(zhǔn)提供方便。
[0038] 顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì) 本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可 以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā) 明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于量熱式功率計(jì)的線(xiàn)性反饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括工作負(fù)載 座和參考負(fù)載座； 所述工作負(fù)載座和參考負(fù)載座上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有工作負(fù)載輔助加熱器和參考負(fù)載輔 助加熱器，所述工作負(fù)載輔助加熱器和參考負(fù)載輔助加熱器串聯(lián)連接在一恒壓電源上； 所述工作負(fù)載座和參考負(fù)載座之間設(shè)有用于將工作負(fù)載與參考負(fù)載之間的溫差轉(zhuǎn)換 為電壓輸出的熱電堆； 所述熱電堆的輸出端與運(yùn)算放大器的輸入端連接，運(yùn)算放大器的輸出端連接在串聯(lián)連 接的工作負(fù)載輔助加熱器和參考負(fù)載輔助加熱器之間。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線(xiàn)性反饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述工作負(fù)載輔助加熱 器和參考負(fù)載輔助加熱器采用lkQ的0201封裝電阻。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線(xiàn)性反饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱電堆采用 40mmX40mm的30組銅鎳電偶。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線(xiàn)性反饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)算放大器采用儀 表放大芯片LT1007。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線(xiàn)性反饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述恒壓源采用5V恒壓 電源。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線(xiàn)性反饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置 在參考負(fù)載輔助加熱器處電壓采集模塊，用于實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前參考負(fù)載輔助加熱器的電壓 值。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于量熱式功率計(jì)的線(xiàn)性反饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括工作負(fù)載座、參考負(fù)載座、工作負(fù)載輔助加熱器、參考負(fù)載輔助加熱器、熱電堆和運(yùn)算放大器。本發(fā)明所述技術(shù)方案可用于量熱式功率計(jì)中，實(shí)現(xiàn)的反饋電路輸出電壓與輸入電壓是線(xiàn)性關(guān)系，改善了傳統(tǒng)量熱系統(tǒng)中讀數(shù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的缺點(diǎn)，縮短了讀數(shù)時(shí)間，從而降低了對(duì)微波信號(hào)源以及周?chē)h(huán)境溫度長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)高穩(wěn)定度的要求。可廣泛用于各級(jí)量熱式功率計(jì)中，為微波功率校準(zhǔn)提供方便。
【IPC分類(lèi)】G01R35/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105388443
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510977329
【發(fā)明人】張萌
【申請(qǐng)人】北京無(wú)線(xiàn)電計(jì)量測(cè)試研究所
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日