[发明专利]一种N型同轴热敏电阻式功率传递标准座

说明书

技术领域

本发明涉及微波功率传递标准座,特别是涉及一种N型同轴热敏电阻式功率传递标准座。

背景技术

目前，各国建立的微波功率测量标准多数采用量热方式，这种理论应用很成熟，能够获得很高的测量准确度；采用这种理论建立的同轴小功率测量标准具有工作频带宽、负载匹配性能好、特性稳定等特点。虽然量热式小功率标准具有很高的测量准确度，但它对测量环境要求苛刻、测量程序繁琐、测量时间较长，而且维护使用也不方便。在微波功率测量标准应用中，测辐射热器具有响应速度快、测量方便及具有较好的长期稳定性等优点，为用以设计微波功率传递标准的最佳物质之一；热敏电阻作为一种测辐射热器，具有负温度系数、过载能力强等特点。

早期的热敏电阻功率座所用的热敏电阻元件大多含有玻璃介质，这种结构增加了元件的微波功率损耗；现在所用的热敏电阻元件采用无壳结构，用半导体材料制成小珠状，这种结构使元件直接吸收微波功率。由于热敏电阻对温度十分敏感，采用热敏电阻元件结构的功率座受环境温度的影响也大。目前，为了减小这方面的影响，一种采用双热敏电阻补偿的方式，另一种采用外加控温的方式。

传统的热敏电阻座为双热敏电阻对的结构，一对热敏电阻用于微波功率测量，另一对用于温度补偿，这种结构可实现快速测量，但是受环境温度的影响大，其测量准确度较难达到应用于微波功率标准的要求。因此，本发明提供一种N型热敏电阻式功率座的设计方法，具有宽频率范围、高测量准确度的热敏电阻式功率传递标准座的设计，以满足当前对N型微波功率传递标准的需求。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供一种用于N型同轴微波功率测量标准的热敏电阻式功率座，设计N型同轴热敏电阻式功率传递标准座，满足宽频带微波功率量值溯源的需求，保障微波功率量值传递的准确和可靠。

本发明的热敏电阻式功率座基于直流替代微波功率的原理，由具有吸收微波的热敏电阻元件构建具有50Ω阻抗的微波等效电路和200Ω阻抗的直流等效电路。

本发明的热敏电阻元件结构为一种新型结构设计，使用了两个附有极细铂丝的珠状热敏电阻分别焊接在以氧化铍材料的方柱两侧，在方柱的前端焊接隔直电容与同轴线内导体连接，隔直电容用于隔离直流信号，在方柱的两侧分别焊接旁通电容，一端接地一端接在热敏电阻上，旁通电容用于交流通路，同时热敏电阻用镀银导线引出。在热敏电阻元件的微波功率输入段使用了一种新型设计的隔热传输线，采用相对导热系数小的不锈钢材料进行设计；传输线的外导体为薄壁不锈钢管，其内导体为不锈钢空心管，并在空心管的两端内焊接高度同心的内螺纹，用于连接N型接头和内导体的支撑介质；传输线的输入端为标准N型接头，在其内导体输出端，通过波纹管，达到与热敏电阻元件良好配接，其外导体输出端外侧设计为螺纹结构，安装在铜材料控温腔内。

热敏电阻元件结构嵌入在采用HOR-F4B微波基材和金属材料组成圆形的腔体内，其腔体前端配接在铜材料控温腔内，腔体的内径大小与N型传输线的外导体内径大小一样，整个腔体通过不锈钢材料紧固件安装在铜材料控温腔里。

在隔热传输线和热敏电阻元件结构嵌入的腔体外围设计了一段铜材料控温腔内，实现对热敏电阻元件环境温度的控制。在铜材料控温腔外围双线并绕正温度系数的电阻加热丝，在绕的正温度系数的电阻加热丝外层垫上绝缘胶带，再依次绕上零温度系数的电阻加热丝，在用防热辐射的铝箔和柔性高温隔热毛毯绕在其上；其中正温度系数的电阻加热丝和零温度系数的电阻加热丝组成惠斯通电桥，引出四根输出线，连接至控温电路，该控温电路设置于控温腔外。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种N型同轴热敏电阻式功率传递标准座，该标准座包括热敏电阻元件结构腔、控温腔、传输线和N型接头，所述热敏电阻元件结构腔内设置有一贴有热敏电阻的方柱，所述传输线与所述热敏电阻通过一波纹管配接，所述热敏电阻元件结构腔以及靠近方柱一侧的部分传输线嵌入所述控温腔内，所述传输线的输入端连接有N型接头。

进一步，所述传输线包括具有同轴结构的传输线内导体和传输线外导体，所述传输线内导体与外导体之间由支撑介质支撑。

进一步，所述传输线外导体为薄壁不锈钢管。

进一步，所述传输线内导体为不锈钢空心管，该空心管的两端内焊接高度同心的内螺纹。

进一步，所述热敏电阻元件结构腔为微波基材HOR-F4B和金属材料组成的圆形腔体。

进一步，所述腔体内径大小与传输线的外导体的内径大小一样。

进一步，所述控温腔的材料为铜。