Цифровой ваттметр

6 ССР 984 9 10 (54) (57) вано явля СССР повыш спол быть ости к ав обрет я ват и св,ния -метГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИИ 10950854006058/24-2106.01,8607,05,87, Бюл. 9С. Б, Калашников621.317,382.023(0Авторское свидете5085, кл, С 01 КЦИФРОВОЙ ВАТТМЕТРИзобретение можетв измерителях мощится дополнительныВ 1095085. Цель иение быстродействи 00891 ра, Ваттметр содержит отрезок 1 волновода с термопарой 2, компаратор 3,регистр 4 последовательных приближений, генератор 5 тактовых импульсов, преобразователь 1 О кодов цифроаналоговый преобразователь 11, источник 12 опорного напряжения, подогреватель 13, буферный регистр 14и индикатор 15, В устройство введены дифференцирующий узел 6, амплитудные ограничители 7 и 9 сверху иснизу и инвертор 8, Использованиецифрового ваттметра позволяет сократить время измерения на 253. 1 ил.1 13089Изобретение относится к техникерадиоизмерений, может быть использовано в измерителях мощности СВЧ иявляется усовершенствованием известного устройства по авт. св, В 1095085,Цель изобретения " повышение быст"родействия цифрового ваттметра,На чертеже приведена структурнаясхема цифрового ваттметра.Цифровой ваттметр содержит отрезок 1 волновода, с установленной внем дифференциальной термопарой 2,подключенной к входу компаратора 3,выход которого соединен с первымвходом регистра 4 последовательных 15приближений, второй вход регистра 4последовательных приближений подключен к выходу генератора 5 тактовыхимпульсов, выход компаратора 3 подключен через последовательно соединенные дифференцирующий узел 6, амплитудный ограничитель 7 сверху иинвертор 8 к управляющему входу генератора 5 тактовых импульсов, выходдифференцирующего узла б подключен к 25входу амплитудного ограничителя 9снизу, выход которого соединен суправляющим входом генератора 5 так. товых импульсов, информационный выход регистра 4 последовательных приб-ЗОлижений через преобразователь 10 кодов подключен к ЦАП 11, к второмувходу ЦАП 11 присоединен выход источника 12 опорного напряжения, выход,ЦАП 11 подключен к подогревателю 13термопары, информационный выход регистра 4 последовательных приближений через буферный регистр 14 подключен к индикатору 15, управляющийвыход регистра 4 последовательных 40приближений соединен с управляющимвходом буферного регистра 14.Цифровой ваттметр работает следу"ющим образом,В исходном состоянии прй отсутствии мощности СВЧ в отрезке 1 волновода на входе компаратора 3 термоЭДС равна нулю и при каждом импульсегенератора 5 тактовых импульсов навтором входе регистра 4 последовательных приближений с выхода компаратора 3 записывается нуль в каждомразряде регистра 4 последовательныхприближений, Этот же код поступаетна буферный регистр 14, Нулевой код 55с выхода регистра 4 последовательных приближений поступает через преобразователь 10 кодов на ЦАП 11, на 11 2выходе 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 буферногорегистра 14, а с ним происходит за-пись кода мощности во все разряды буферного регистра 14 с информационного выхода регистра 4 последовательных приближений, Одновременно сэтим на индикаторе 15 устанавливаетсянулевое показание цифрового ваттметра и сохраняется до конца следующего цикла преобразования,С приходом в отрезок 1 волноводаизмеряемой мощности СВЧ на выходедифференциальной термопары 2 появляется термо-ЭДС, воздействующая навход компаратора 3, На выходе компаратора 3 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное. Этот перепад преобразуется вдифференцирующем узле б в импульс положнтельной полярности, который проходит через амплитудный ограничитель9 снизу на нулевом уровне и запускаетгенератор 5 тактовых импульсов, срывая ранее существующую генерацию. Период генерации равен времени,окончания переходных процессов в ваттметреи определяется инерционностью подогревателя 13 термопары и термопары 2,По первому тактовому импульсу происходит запись единицы в старший разрядрегистра 4 последовательных приближений, поскольку с выхода компаратора 3 поступает единичный уровень напряжения на первый вход регистра 4последовательных приближений, Код сМвыхода регистра 4 последовательныхприближений поступает через преобразователь 10 кодов на ЦАП 11, гдепреобразуется в напряжение и поступает на подогреватель 13 термопары. Сувеличением температуры подогревателя13 термопары термо-ЭДС на выходе тертермопары 2 начинает падать, Еслитепла, выделяемого подогревателем 13термопары, недостаточно для компенсации нагрева термопары 2, возникающего под действием мощности СВЧ, то.на выходе компаратора 3 останетсяединичный уровень напряжения, следующий тактовый импульс с генератора 5тактовых импульсов запишет единицув более младший разряд регистра 43 13089последовательных приближений, и процесс преобразования кода в напряжение на подогревателе 13 термопарыповторяется,Если тепла, выделяемого подогревателем 13 термопары, достаточно длякомпенсации нагрева термопары 2, возникающего под действием мощностиСВЧ, то в момент точной компенсациимощности СВЧ, поступающей на термопару 2, мощностью от подогревателя13 термопары на выходе компаратора3 произойдет перепад единичного уровня напряжения в нулевой, Этот перепад преобразуется в дифференцирующем узле 6 в импульс отрицательнойполярности, который проходит черезамплитудный ограничитель 7 сверху нанулевом уровне, преобразуется в инверторе 8 в импульс положительной 20полярности и запускает генератор 5тактовых импульсов, срывая ранее сусуществовавшую генерацию. По тактовомуимпульсу, поступающему на регистр 4последовательных приближений, происходят сброс единицы в старшем разряде и запись единицы в более младшийразряд, поскольку с выхода компаратора 3 поступает нулевой уровень напряжения на первый вход регистра 4 пос 30ледовательных приближений, Код с выхода регистра 4 последовательных приближений вновь преобразуется в напряжение на подогревателе 13 термопары.Далее поразрядное уравновешивание 35дифференциальной системы происходитаналогично, После окончания циклаработы ваттметра на выходе регистра4 последовательных приближений имеется код, соответствующий измеряемой 40мощности СВЧ. В момент окончания цикла преобразования, т.е. в момент заполнения нулем или единицей самогомладшего разряда регистра 4 последо"вательных приближений, с управляющего 45выхода регистра 4 последовательныхприближений подается сигнал записина вход управления буферного регистра 4. Код с информационного выходарегистра 4 последовательных приближений записывается в буферный регистр 14 и индикатор 15 отображаетинформацию о величине поступающеймощности СВЧ,ЯЯ =Я2 где Я Таким работы в деляетсяТ 2= 0,5 Я(С, +С ),тогда Т 2 = Ов 75 ЯС,. Таким образом, при использовании,50предлагаемого цифрового ваттметраудается получить выигрыш во временипо сравнению с известным, равныйТю Т 2 Я й -О 75Я СК - - -ф 100 ХЯ с,55 х 100 Ж = 253. Поскольку каждый такт работы цифрового ваттметра сокращает интервал мощностей, в котором находится измеряемая мощность, в два раза, то 11 4необходимое число тактов работы дляизмерения мощности СВЧ определяетсяпо формуле100Я з 1 оя где М - точность измерения, Х.Таким образом, для известногоустройства время одного цикла работыопределяется по формуле Т =Ясфгде Я - число тактов работы в цикле;С, - время одного такта работы,определяемое окончанием переходныхпроцессов в ватт- метре.В предлагаемом цифровом ваттметре такты работы заканчиваются раньше окончания переходных процессов и длятся время С 2, причем окончание такта за время С, или С в общем случае равновероятно, поэтому число тактов работы в цикле, длительность которыхравна времени окончания переходных процессов в ваттметре;число тактов работы в цикле, длительность которыхменьше времени окончанияпереходныхпроцессов в ваттметре.образом, время одного циклапредлагаемом ваттметре опрепо формуле Поскольку время с может принимать значения от 0 до с, с равной вероятностью , то г, определяется какСС2 2 Так как термопара и подогревательтермопары устройства довольно ииер13089 100Я =8 ъ 2 о 8 Этот выигрыш во времени особенноважен в автоматических измерителях Составитель В. ЕгоровЗаказ 1793/Зб Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/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, 5Например, при времени окончания переходных процессов с, = 1 с и точности измерения М = 10,57. количество тактов в цикле а выигрыш во времени за один цикл измерения составит Т = Т, -Т =0,25 М с,=0,25 8 1 с = 152 с,11 6мощности СВЧ при нескольких подряд измерениях.Формула и з о б р е т е н и яЦифровой,ваттметр по авт. св, У 1095085, о т л и ч а ю щ и й с я 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 соединенс выходом компаратора, а выход инвертора подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов.