147423. lajstromszámú szabadalom • Mikrohullámú teljesítménymérő

Megjelent: 1960. augusztus 31. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 147.423. SZÁM 21. e. 29—36. OSZTÁLY — TA—507. ALAPSZÁM SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Mikrohullámú teljesítménymérő Távközlési Kutató Intézet, Budapest Feltaláló: Dr. Ács Ernő, budapesti lakos A bejelentés napja: 1959. augusztus 8. A mikrohullámok technikájában igen fontos feladat a teljesítmény pontos mérése. Számos fizikai elv nyer alkalmazást a gyakorlatban erre a célra. Vannak termikus, elektrodinamikus elven működő teljesítménymérők. Felhasználják a kristálydetektorokat és újabban a Hali-effektust is a teljesítmény mérésére. A különféle elven működő készüléket hitelesíteni kell és erre a célra mikrohullámú teljesítményetalonokat kell kidolgozni. Etalon műszerben olyan fizikai elvet kell felhasználni, amely lehetővé teszi, hogy a mikrohullámú teljesítmény mérését — pontosan mérhető menynyiségek mérésére vezethessük vissza. Fontos, hogy a mikrohullámú teljesítmény és a mérésére felhasznált új fizikai mennyiség között fennálló összefüggés pontosan ismert nagyságú legyen, a mérés hibájának korlátja kicsi és meghatározható nagyságú legyen. Etalon készítés céljára legkedvezőbbnek látszanak a különféle termikus módszerek. A_bolométerek (a termisztor és a baretter) a mérendő mikrohullámú energiát hővé alakítják át, ennek következtében felmelegednek és ellenállásuk megváltozik. Az ellenállásváltozás híd-módszerekkel igen pontosan mérhető. A mikrohullámú hőhatás azonban frekvenciafüggő. Pl a termisztorok ellenállásváltozása más, ha ugyanolyan teljesítményű mikrohullámú, illetve egyenáramú teljesítménnyel fűtjük, A gyakorlati méréseknél általában ezt a tényezőt csupán 10 000 MHz felett kell figyelembe venni. Ilyen elven ezért nehéz etalon készüléket kidolgozni. A legtöbb mikrohullámú etalon kalorimetrikus elven működik. A mikrohullámú energiát hővé alakítják át, amelyet kaloriméterben mérnek. Nagyobb (100 W körüli) teljesítményt vízkaloriméterrel kényelmesen lehet mérni. Kisebb teljesítmény mérésénél a mérési pontosság tetemesen csökken az elkerülhetetlen hőveszteségek miatt. Az elektrodinamikus elven működő teljesítménymérők azokat a teljesítménnyel arányos erőket használják fel, melyek egy tápvonalban elhelyezett elektródára, illetve magára a tápvonal falára hatnak. Ezek az erők a gyakorlatban előforduló teljesítményszintek esetében rendkívül csekélyek. Igen érzékeny és ezért kényes erőmérő szerkezeteket kell alkalmazni. Kis teljesítményeket ezért gyakorlatilag lehetetlen ezen az elven mérni, mivel a rendkívül érzékeny szerkezetre a készülék egyes pontjai közti hőfokingadozásból származó dinamikus erők —• helyi légáramlatok — ingadozást idéznek elő, amelyek a pontos mérést lehetetlenné teszik. A találmány tárgyát képező megoldás a mikrohullámú teljesítmény hőhatása által felmelegített levegő mozgását használja fel a mikrohullámú teljesítmény méréséré. Ezzel a módszerrel igen kis teljesítmény is pontosan mérhető, mivel éppen azt a zavaró effektust használja fel a teljesítmény mérésére, amely lehetetlenné tette kis teljesítmény elektrodinamikus elven történő meghatározását. Egy példaképpeni kiviteli megoldás az 1. ábrán látható, amely a készülék függőleges metszetét ábrázolja. A rendszer négyszögletes csőtápvonalból van felépítve. A négyszögletes csőtápvonal 1-el jelölt végén juttatjuk be a mérendő mikrohullámú teljesítményt. A 2, 3 hangolópálcákkal illesztjük a mérőberendezést a tápvonal hullámellenállásához. A 4 szigetelő anyagból készült fólia a mikrohullámú energiát gyakorlatilag veszteségmentesen átengedi, de megakadályozza a külső levegő beáramlását a mérőrendszerbe. A bejutó mikrohullámú energia csak a nyíllal megjelölt irányban tud haladni, mivel az 5 bordák, amelyeik a C—D metszeten láthatók, a velük kitöltött szakasz határfrekvenciáját az üzemi frekvencia fölé növelik, és emiatt a mikrohullámú jel nem képes áthaladni rajtuk. A mikrohullámú energia a vékony fémréteggel bevont 6 szigetelő lemezen hővé alakul át, amely a környezetében levő levegőt felmelegíti. A felmelegedett levegő felszáll és közben áthalad a 7 bordáik között, amelyek az • A—B metszeten láthatók. Ezek a velük kitöltött szakasz