Волноводные термисторные преобразователи.

Как и коаксиальные, представляют отрезки волноводов с включенными на конце термочув­ствительными элементами. Отрезок волновода (рис. 32) в преобразова­телях М5-40 ... М5-45 выполнен в виде плавного перехода от волновода прямоугольного сечения к П-образному.

К переходу посредством короткозамыкателя (3)прижимается тер­мисторная вставка (2). В зазоре вставки монтируется рабочий термис­тор. Один его вывод приваривается к корпусу вставки, второй - к контакту (4), образующему с гребнем корпуса вставки емкость , такую, что ее сопротивление токам СВЧ пренебрежимо мало по сравне­нию с сопротивлением термистора. Благодаря такой конструкции вставки возможно включение термистора в СВЧ цепь и схему моста постоянного тока. Короткозамыкатель имеет камеру, конфигурация которой обеспечивает хорошее согласование преобразователя с пере­дающим трактом. К соответствующим приливам корпуса в непосред­ственной близости к рабочей термисторной вставке крепится вставка с термокомпенсирующим термистором, идентичным рабочему.

Тонкостенный корпус плавного волноводного перехода, изготов­ленный гальваническим наращиванием, опрессован пластмассой, что обеспечивает достаточную тепловую развязку между входом преобразо­вателя и вставками. Преобразователь заключен в пластмассовый кожух, который защищает вставки от механических воздействий и резких крат­ковременных изменений температуры окружающей среды. Преобразо­ватели М5-40 ... М5-45 перекрывают диапазон частот , имеют коэффициент эффективности, близкий к единице, и обладают хорошим согласованием ( ).

Для измерения мощности в диапазоне частот применяют преобразователи М5-49 ... М5-50 с термисторами СТЗ-29 цилиндрической формы, имеющими жесткие допуски на длину и диаметр. Конструкция этих преобразователей подобна конструкции преобразователей М5-40 ... М5-45, за исключением того, что рабочий термистор монтируется непосредственно на конце плавного волновод­ного перехода. Из-за малых размеров волновода часть рабочего тела термистора располагается в зазоре между гребнями волновода, а часть - во втулке, образуя короткозамкнутый коаксиальный отрезок. Втулка изолирована от корпуса слюдяной прокладкой, что обеспечивает вклю­чение термистора в схему моста постоянного тока. На корпусе волно­вода в непосредственной близости от рабочего термистора размещается термокомпенсационный термистор СТЗ-29. По сравнению с преобразо­вателями М5-40... М5-45 у преобразователей М5-49, М5-50 низкий коэффициент эффективности и более высокая чувствительность к внешним тепловым воздействиям.

Рис. 7.47. Упрощенная конструкция волноводных преобразователей
М5-40 ... М5-45:
1 - отрезок волновода; 2 - рабочая термисторная вставка:
3 - короткозамыкатель; 4 - контакт.

Как правило, термисторные преобразователи являются выносными и присоединяются к измерительным блокам (мостам постоянного тока) посредством гибких кабелей, провода которых имеют соответствую­щую маркировку.

Сопротивление термистора на постоянном токе для волноводных преобразователей может существенно отличаться от полного сопротив­ления на СВЧ, особенно на частотах свыше . В связи с этим для достижения согласования рабочее сопротивление термистора при­ходится устанавливать отличающимся от характеристического сопро­тивления линии передачи. На практике принят следующий ряд рабочих сопротивлений: 100, 150, 200, 240, 330, 400 Ом.

Основные технические характеристики волноводных термистор­ных преобразователей, используемых в практике измерений.

Как уже было отмечено, в термисторных преобразователях имеет место неэквивалентность замещения СВЧ мощности мощностью пос­тоянного тока, обусловленная:

- различным распределением СВЧ мощности и замещающей мощности в рабочем теле термистора и его выводах;

- потерями СВЧ мощности в разъемах и отрезке передающей линии, потерями на излучение;

- действием термо-ЭДС, возникающей при разогреве термистора.

Существует еще один источник неэквивалентности замещения, присущий только преобразователям с двумя термо-чувствительными элементами и обусловленный неидентичностью характеристик элемен­тов. Неэквивалентность замещения в зависимости от диапазона частот и уровня измеряемой СВЧ мощности может быть большой, и при измере­ниях ее необходимо учитывать. Для этого, как уже было сказано, введен коэффициент эффективности преобразователя, который определяют с помощью образцовых средств. Обычно его измеряют при уровне мощ­ности около 1 мВт. В тех случаях, когда неэквивалентность зависит еще от уровня мощности, измеряют при нескольких уровнях.