一種基于量熱法原理的微波中功率校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)

一種基于量熱法原理的微波中功率校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)摘要：本文介紹了一種基于量熱法原理的微波中功率校準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)方案及其原理。該裝置的設(shè)計(jì)理念是將微波信號經(jīng)過功率分配器分為兩路流入兩個(gè)獨(dú)立的量熱計(jì)，分別測量每一路的熱效應(yīng)，然后通過數(shù)據(jù)處理得到待測電源輸出功率，實(shí)現(xiàn)對微波中功率的高精度校準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：微波，校準(zhǔn)，量熱計(jì)。一、引言在微波領(lǐng)域，功率的精確測量一直是一個(gè)十分重要的問題。然而，無論是儀器本身的誤差，還是測量過程中的誤差都可能會直接影響到最終結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，如何提高微波功率的測量精度一直是工程師和學(xué)者們最為關(guān)注的問題之一。為了解決此問題，我們提出了一種基于量熱法原理的微波中功率校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)方案。該裝置可以實(shí)現(xiàn)高精度的微波功率校準(zhǔn)，不僅可以應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室中的研究，也可以用于工業(yè)中的生產(chǎn)控制等領(lǐng)域。二、設(shè)計(jì)原理1、量熱法原理量熱法是通過把待測物體與另一物體或環(huán)境接觸，使其內(nèi)能轉(zhuǎn)換為熱能，然后測量熱效應(yīng)來計(jì)算物體的某些熱學(xué)性質(zhì)的方法。在微波中功率校準(zhǔn)中，我們可以通過測量微波信號在物體中產(chǎn)生的熱效應(yīng)來計(jì)算出待測電源的輸出功率。2、整體方案設(shè)計(jì)校準(zhǔn)裝置的整體設(shè)計(jì)可以大致分為三個(gè)部分：微波信號輸入部分，量熱計(jì)測量部分和數(shù)據(jù)處理部分。具體安裝方案如下：微波信號輸入部分：微波信號先經(jīng)功率分配器均分為兩路，再通過同軸電纜傳遞到兩個(gè)量熱計(jì)內(nèi)部。量熱計(jì)測量部分：實(shí)驗(yàn)中使用的量熱計(jì)為熱損法，其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。其中，盤型的熱損體放在量熱計(jì)的測量腔中，當(dāng)微波信號在熱損體中產(chǎn)生能量時(shí)，熱損體溫度上升，導(dǎo)致盤的電阻值發(fā)生變化，而熱損電橋鉑電阻恰好與熱損體的電阻值成比例，因此可以計(jì)算出微波信號產(chǎn)生的功率。數(shù)據(jù)處理部分：兩個(gè)量熱計(jì)分別測量到的微波信號功率經(jīng)過計(jì)算后，可以得到待測電源的輸出功率。通過與標(biāo)準(zhǔn)電源的比較，可以進(jìn)一步計(jì)算微波信號的誤差，從而實(shí)現(xiàn)微波功率的校準(zhǔn)。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們設(shè)計(jì)的微波中功率校準(zhǔn)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高精度校準(zhǔn)，并能夠測量10dBm至20dBm范圍內(nèi)的功率。通過對比不同電源下得到的測量結(jié)果，還可以得到電源在各個(gè)功率點(diǎn)下的輸出精度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：輸出電源功率（dBm）校準(zhǔn)后的功率值（dBm）誤差（dBm）1010.020.021515.010.012020.000.00從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，我們的微波中功率校準(zhǔn)裝置能夠在高精度下實(shí)現(xiàn)微波信號的功率校準(zhǔn)。四、結(jié)論本文介紹了一種基于量熱法原理的微波中功率校準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)方案及其原理。通過將微波信號均分為兩路流入兩個(gè)量熱計(jì)，可以測量每一路的熱效應(yīng)，并通過數(shù)據(jù)處理得到待測電源的輸出功率，實(shí)現(xiàn)對微波中功率的高精度校準(zhǔn)。在實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，該裝置具有