[发明专利]一种热损自动补偿终端式水负载微波大功率计

说明书

技术领域

本发明属于一种电子测试仪器，尤其和微波大功率的测试有关。

背景技术

目前，几瓦～几十千瓦的微波大功率的测量，最有效的常用办法是水负载，作为终端式测量，把具有一定流速的水注入波导式测量头，只要设计具有80～90dB的衰减段，当微波功率进入测量头后在其驻波比ρ＜1.2的情况下，可以认为，微波功率通过测量头全部被吸收了，被吸收的微波功率又热功转换变成水温，再通过热电偶传感把水温变成电量指示，通过交流标准，就得到终端水负载测得的微波功率。

图1是现有水负载微波大功率计的设计方案原理图。

1——波导式测量头

2——带有指数变化段的石英玻璃体

3——可调式交流电加热器，即校准用交流加热丝与0.2级交流功率测量

4——热电偶

5——水量调节器

6——离心水泵

7——下出水箱

8——冷风机散热系统

9——上回水箱

参见图1.其工作原理，微波功率RF加到波导式测量头1上，(也可以从定向耦合器耦合而来)，波导式测量头1里装着流动水的石英玻璃吸收体2，就开始吸收微波功率，由于石英玻璃吸收体2的前端做成指数函数段，使得输入射频RF的驻波比ρ＜1.2，保证微波功率几乎不反射能顺利前行与全部被水吸收，石英玻璃吸收体2里的流动水是由离心水泵6流经水量调节器5热电偶、交流加热器而进入测量头的。流经测量头被微波功率加热的水进入测热电偶的出水端，热电偶4因此而检测到水在吸收微波功率后产生的温差，热电偶4把温差经放大到微波功率指示器。热功当量转换关系式如下：

P＝4.186ΔVΔT

P——微波功率(焦尔/秒)

ΔV——水流量(cm³)

ΔV——水温升(℃)

导热系数：1卡/cm²、S、℃

通过调节调压器T来调整件3，施加的交流电压，从而改变进入测量头的水所加的交流加热功率，使微波功率指示器满档的微波功率通过0.2级交流功率表校准，此时，微波功率表指示的功率就是终端式水负载的微波功率。

被微波加热的水经上回水箱9、冷风机散热系统8、下出水箱7后由离心水泵6水泵注入测量头，完成循环过程。后由离心水泵6水泵注入测量头，完成循环过程。

图1所示现有技术方案对大功率微波测试存在一个热损误差问题，用10千瓦磁控管加5KVA五公分波，所产生的热损误差，足以造成15％～30％的终端式微波功率计的误差。

若采用通过式加定向耦合器(以10千瓦微波功率为例)，终端式损热引入的误差，按图1测量微波功率指示器甚至可以出现负值，这证明出现超过微波功率100％以上的热损误差。

定向耦合器工作原理如图2。

15--定向耦合器主线，根据测量头量称确定定向耦合器dB数。

16--定向耦合器辅臂输出端。

12--波导负载体，即主线射频功率终端主吸收体。

2--石英玻璃体，即测量头

参见图2，工作原理：射频功率RF先加到dB数设定的定向耦合器上，定向耦合器按其设定的耦合dB数输出取样功率供测量用，射频功率通过定向耦合器主线15传输给终端吸收负载波导负载体12，设计使射频进入波导负载体12终端负载的驻波ρ＜1.2则可以认为功率全吸收。

P_RF＝KP₀

K——定向耦合器  精密衰减频率特性修正系数。

P₀——测量头直接测得功率

如图2对10瓩微波功率测量头石英玻璃体2通过定向耦合器辅臂输出端16只用测500W，95％的微波功率被波导负载体12终端负载

由上述可知，热损的来源很清楚，是被测微波功率被吸收后形成的水温，虽通过冷风机，但也远高于室温，随微波功率加大，其水温越高，可以高达70～85℃，这样的水温经测量头入水口至出水口产生的负ΔT在热电耦上产生负电信号，应该着重指出，这种热损是个动态变量，随室温，水量、微波功率的大小不同热平衡过程，而变化的。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有能自动、动态的、实时的补偿热损引起误差的终端式水负载微波大功率计。

本发明的目的是这样达到的：它包括供水系统，测试系统和热损补偿系统，其中热损补偿系统由测试头、石英玻璃体、温差传感器组成；测试系统的出水口经温差传感器与热损补偿系统进水口连接；热损补偿系统出水口经温差传感器与供水系统相连接；温差传感器与测试系统的温差传感器极性反接后接入测试系统的信号检测电路。