[发明专利]小功率标准装置

说明书

技术领域

本发明属于微波小功率计量技术领域，涉及一种小功率标准装置。

背景技术

微波信号的特征参数测量不同于集中参数模型下的电参数测量，其电压、电流在导体的不同位置呈现出不同的测量结果，因此在微波领域普遍采用功率作为信号的主要特征参数。微波功率计可用于对微波功率进行测量，为确保测量的准确性，微波功率计需要定期进行校准。通常依据《GJB/J 3598-99小功率座检定规程》，利用小功率标准装置对微波功率计进行校准，小功率标准装置的组成及连接方式如图1所示，包括射频控制单元、信号源和标准功率座。其中，射频控制单元是小功率标准装置的核心设备，用于对标准功率座和信号源进行控制，具体包括标准功率座恒温环境的建立、通过微调使完整的测量电桥处于平衡状态、设置直流替代功率并利用幅度外调制控制信号源输出适当的功率等控制功能。以1805B型号为例，其使用过程需要两步预热：第一步，开关打到“STANDBY”位置，加电1.5小时进行“warm-up”；第二步，开关打到“ON”位置，加电0.5小时进行“BRIDGE BALANCE”预热，温度满足要求后，才能开展后续测量操作。同时，一种标准功率座只能在一定宽度的频段范围工作，例如F1109的工作范围为10MHz～18GHz，F1117A为50MHz～26.5GHz，F1107-8为26.5GHz～40GHz。

由于射频控制单元1805B一次只能连接并控制一个标准功率座，如果待校准的微波功率计的频段较宽(例如10MHz～40GHz)，需要使用多个功率标准对其进行量值传递时，必须更换不同的标准功率座，这就需要重新进行预热操作，将大量时间耗费在等待预热上，导致工作效率十分低下。同时，射频控制单元1805B的直流替代功率能只能设置为0.5mW和1mW～10mW(1mW步进)，无法实现连续可调。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能同时连接并控制多个标准功率座，预热时间短、直流替代功率输出可连续调节的小功率标准装置。

一种小功率标准装置，包括小功率标准多通道控制器，用于同时连接并控制多个标准功率座；多个标准功率座，用于作为功率传感器校准量值传递的标准电参数器件；数字多用表，用于测量信号源向标准功率座加入微波功率之前和之后，标准功率座输出的电压；以及信号源，用于为多个标准功率座和被测微波功率计供频率及功率符合量值传递过程要求的微波信号。

进一步，所述小功率标准多通道控制器包括多个控制单元，与设置在外部的标准功率座电连接，用于对标准功率座的工作温度进行控制；散热模块，用于对多个控制单元进行降温散热；以及电源模块，用于为多个控制单元和散热模块供电。

进一步，所述控制单元包括精密电桥模块，采用惠斯通电桥结构，包括3个桥臂，并与设置在外部标准功率座的恒温腔内部的第4桥臂电连接；以及温控模块，与外部标准功率座电连接，用于对外部标准功率座进行预热，使其达到并保持在预定温度。

进一步，所述数字多用表采集的电参数为设置在外部标准功率座中的惠斯通电桥的第4桥臂的电压变化量。

进一步，所述温控模块包括差分放大电路，与外部标准功率座中恒温腔加热电路电连接；电压电流转换电路，用于将电压信号转换为电流信号；电流放大电路，用于增大反馈回路电流，加快对部标准工作温度提升；以及负反馈电路，用于连接外部标准功率座的差分反馈信号，用于反馈外部标准功率座实际温度与预期温度的差值。

进一步，所述差分放大电路采用四芯电缆实现与外部标准功率座中恒温腔加热电路电连接，其中一芯用于传输加热控制信号，两芯用于传输差分反馈信号，一芯作为地线。

进一步，所述散热模块包括散热风扇、散热片和散热风道，用于带走多个控制单元和电源模块产生的热量，将多个控制单元和电源模块的温度控制在预定的稳定范围。

进一步，所述电源模块具有+5V、±15V和+20V输出。