189434. lajstromszámú szabadalom • Készülék mikrohullámú teljesítmény mérésére
1 2 189 434, A találmány tárgya készülék mikrohullámú teljesítmény mérésére, amely nagy érzékenységgel és rövid reakcióidővel jellemezhető, egyenáram tartománytól mikrohullám tartományig terjedően alkal- g mazható és előnyösen vékonyréteg technológiával állítható elő. Mikrohullámú teljesítmény mérésére szolgáló készülékek működése általában azon alapul, hogy a mérendő mikrohullámú teljesítménnyel ellenál- . lást melegítenek fel. A bevezetett mikrohullámú 1 teljesítménnyel arányos felmelegedés alkalmas érzékelőkkel más fizikai értékre, például ellenállásváltozásra vagy feszültségváltozásra, alakítják át, alkalmas áramköri elrendezéssel kiértékelik és mik- „ rohullámú teljesítményben hitelesítve kijelzik. Erre a célra elterjedt érzékelők hőmérséklettől függő ellenállások, például termisztorok vagy termoelemek, amelyeknek az ellenállással megfelelő termikus kapcsolatot kell biztosítaniuk. A megfelelő ter- ^ mikus kapcsolat megvalósítására gyakran az érzékelők egyidejűleg a mikrohullámú teljesítmény számára ellenállásként vannak kialakítva. Attól függően, hogy az ellenállás és az érzékelő külön van-e kialakítva, vagy az érzékelő az ellenállás funkcióját is átveszi, közvetlenül vagy közvetetten fűtött érzé- 25 kelőkről beszélünk. Az ellenállás és érzékelő közötti összeköttetésnek különféle elektromos és termikus tulajdonságokkal kell rendelkeznie, mint például kis visszaverődési tényezővel, a mikrohullámú teljesítményre vonat- a kozó frekvenciafüggetlen érzékenységgel, kis reakcióidővel, vagy mechanikai és termikus stabilitással, valamint külső hőhatásokkal szembeni kis érzékenységgel. Közvetlenül fűtött érzékelőnek az az előnye, hogy az ellenállás és az érzékelő között 35 ideális termikus kapcsolat valósul meg. Ilyen esetben a mikrohullámú csatlakozóvezetéket kondenzátorokkal egyenáram és kisfrekvenciák számára zárni kell, mivel az érzékelő mind a mikrohullámú áramkörben, mind az elektronikus kiértékelő 40 áramkörben van elrendezve („Marconi Instrumentation” folyóirat, 1977. 128-132 old.). Ilyenfajta érzékelőkkel ellátott mikrohullámú teljesítménymérők korlátozott frekvenciatartományban működnek, és ezért egyáramú teljesít- 45 ményre nem hitelesíthetők. Közvetetten fűtött érzékelőkkel ellátott mikrohullámú teljesítménymérőknél ez a hátrány nem jelentkezik. A Proceedings IEE folyóirat 1974. évi kiadásának 28-32. oldalán ismertetett, mikrohullámú teljesítmény mérésére 50 szolgáló készülék közvetetten fűtött érzékelővel van kialakítva, valamint a mikrohullámú teljesítmény számára koaxiális csatlakozóvezetékkel van ellátva, amelynek végére elektromosan szigetelő anyagú, tárcsaalakú, vékony szubsztrátum van 55 rögzítve. A szubsztrátum koaxiális csatlakozóvezeték felőli oldalán két rágőzölt, sugárirányban elhelyezett vékonyréteg ellenállás van, amelyek egymással párhuzamosan vannak kapcsolva és a belső vezetéket a külső vezetékkel kötik össze, valamint 60 a vezetéket hullámellenállásukkal zárják le. A szubsztrátum másik oldalán két sorbakapcsolt, az ellenállásoktól elektromosan elszigetelt érzékelő van elrendezve, amelyek vékonyréteg termoelemként vannak kialakítva. A termoelemek két meleg- 55 pontja egy-egy ellenállás közelében, vele szoros termikus érintkezésben van elrendezve, míg két hidegpontja a külső vezető közelében és egy hidegpontja a koaxiális vezeték belső vezetőjének közelében, ismét vele szoros termikus érintkezésben van elrendezve. Ezen elrendezésnek az a hátránya, hogy viszonylag rossz állóhullámaránya (állóhullámarány SWR 1,3) van, mível a koaxiális vezeték azon vége, amelyre a vékonyréteg ellenállások vannak csatlakoztatva, nyitott vezeték lévén, a mező számára kóbor kapacitással rendelkezik. További hátrány, hogy a termoelemek egy hidegpontja a belső vezetővel termikus kapcsolatban van, míg a másik két hidegpontjának hőmérséklete a külső vezető hőmérsékletével azonos. Külső hőhatás esetén - például mikrohullámú készülékek csatlakozása esetén- a belső vezető hőmérséklete - habár rövid ideig- a külső vezető hőmérsékletétől eltérhet. Ezáltal a termoelemekben zavarfeszültség keletkezik, aminek következtében hibás méréshez vezető nullapontvándorlás lép fel. Hibás mérés további oka, hogy a termoelemek melegpontjai és csatlakozóvezetékei a koaxiális vezeték mikrohullámú terében vannak elhelyezve. Növekvő frekvenciával a termoelemek és a mikrohullámmező közötti kapcsolat erősödik, és ezáltal a rétegellenállások és termoelemek közötti teljesítményeloszlás, ezáltal pedig a teljesítménymérő hitelesítése frekvenciától függővé válik. A termoelemek hidegpontjai a koaxiális vezeték vezetőinek közelében vannak elhelyezve, így az elrendezés termikus tulajdonságait lényegében elektromos szerkezete határozza meg. A találmány feladata olyan mikrohullámú teljesítmény mérésére szolgáló készülék előnyösen vékonyréteg technológiával való létrehozása, amely szélessávú tartományban, frekvenciától függetlenül és nagy érzékenységgel működik és amelynek a mikrohullámok számára kis visszaverődési tényezővel, valamint kis reakcióidővel jellemezhető, külső termikus hatásokkal - különösen a csatlakozóvezeték belső vezetőjén át ható - szemben megfelelő stabilitással rendelkezik. További feladat, hogy az ismert műszaki megoldásoknak a mikroelektronikai alkatrészek hagyományos koaxiális vezetékben való alkalmazásának következtében keletkező hátrányait kiküszöböljük. A feladat megoldására olyan mikrohullámú teljesítmény mérésére szolgáló készüléket hoztunk létre, amelynek elektromosan szigetelő vékony szubsztrátum egyik oldalára felvitt ellenállása, előnyösen vékonyréteg ellenállása, valamint a szubsztrátum másik oldalán, lehetőleg az ellenállás közelében elrendezett hőmérsékletérzékelője van. A találmány szerint a szubsztrátum ellenállás felöli oldalán elektromosan vezető rétegből két réssel síkban elrendezett vezetékrendszer van kialakítva. A síkban elrendezett vezetékrendszernek a két rés közötti belső vezetője a réseken kívüli testvezetőjéhez a rések végénél elrendezett rövidzárral csatlakozik. Az ellenállás a belső vezető vonalában a rövidzár felé eső részen van elrendezve. Az ellenállás közelében és az ellenállás felől tekintve előnyösen a rövidzár mögött hővezető anyagból kialakított, vonatkoztatási hőmérsékle-2
