所加微波功率一部分被直流功率抵偿一部分，另一部分 被参考负载上的直流功率对消，反馈回路可以快速达到新的平衡状态，这就是缩短读数时 间的原因。将加热器/热电堆看作一个二端口网络，加热器输入电压V而热电堆输出电压 为Vth，则电压增益为常数：^，即环路增益为常数，也就是说，输出电压Vth与输入电压V ον 是线性关系，线性反馈得以实现。
[0025] 下面通过一组实施例对本发明做进一步说明：
[0026] 如图1所示，一种用于量热式功率计的线性反馈自调节系统，本系统结合自调节 系统的工作方式，采用控制辅助加热器自调节方法和控制参考负载功率自调节的方法相结 合，发明的反馈电路输出电压和输入电压是线性关系，实现缩短量热式功率计读数时间的 目的。
[0027] 作为功率标准的双负载量热计，接入量热计中的两个负载无论是电性能或者热性 能均是一致的。通过将两个辅助加热器分别加载量热计中接入的工作负载和参考负载上， 这两个辅助加热器串联起来并与一个恒压源21相接。辅助加热器用来实现直流加热，本 发明采用在对称楔形吸收体内安装lk〇的0201封装电阻作为直流加热源使用，直流功率 加热电阻引线阻值经测量小于〇. 5Ω，与加热电阻相比基本可忽略不计。附图1可见：
[0028] 加在工作负载上的直流功率为
[0029] 加在参考负载上的直流功率为：.
[0030] 由于热电堆正比于量热体上加热功率，所以有如下关系式：
[0031]
[0032] 式中，K为比例常数，Prf为工作负载加入的微波功率。热电堆在40mmX40mm面积 内由30组铜镍热电偶组成，这样能够比较全面的测量负载外表面整体的温度变化。热电堆 的输出通常为几十微伏级，实现微伏级别的放大，需要设计高精密运算放大电路，采用仪表 放大芯片LT1007实现输入电压在微伏量级的境况下高增益工作，采用的是精密金属膜电 阻器，阻值精度在±0.01 %，温度系数为±10ppm/摄氏度来保证放大器的精度。对放大器 做补偿，即当加入微波功率Prf= 0时，运算放大器的输出电压V也为0,则为加入微波功率 前，热电堆的输出的温差热电势Vth为常数。
[0033] 加入微波功率Prf，Vth发生变化，反馈环路了实现新的平衡，辅助加热器上PJPP2 值相应改变并达到新值，用以保持Vth为常数，此时
[0034] 耗散在工作负载的功率为：
[0035] 耗散在参考负载上的功率为直流功率：、
[0036] 两个负载的功率差仍然为工作负载加热器直流功率的增减实现两个平衡 关系，当给工作负载加入微波功率时，通过反馈回路的作用，工作负载直流功率减小，参考 负载直流功率增加，工作负载上的功率不仅要与所加微波功率实现平衡，还要与参考负载 增加的直流功率保持平衡。达到新的平衡后，所加射频功率可以用放大器的输出电压来表 不，即
，成正比关系。此外，加热器的输入电压为V与热电堆的输出电压为Vth，反 馈电路的增益是个常数
，输出电压vth与输入电压V为线性关系，线性反馈的 自调节系统得以实现。
[0037] 综上所述，本发明所述技术方案采用控制辅助加热器自调节方法和控制参考负载 功率自调节的方法相结合，反馈自调节系统中反馈电路的输出电压和输入电压是线性关 系，所加微波功率一部分被工作负载上抵偿，一部分被参考负载的功率对消，使反馈系统能 够快速达到平衡，最终实现了缩短量热式功率计的读数时间。降低了原有量热式功率计对 微波信号源以及周围环境温度长时间内高稳定度的要求，可广泛用于各级量热式功率计 中，为微波功率校准提供方便。
[0038] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对 本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发 明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1. 一种用于量热式功率计的线性反馈自调节系统，其特征在于，该系统包括工作负载 座和参考负载座； 所述工作负载座和参考负载座上分别对应设置有工作负载辅助加热器和参考负载辅 助加热器，所述工作负载辅助加热器和参考负载辅助加热器串联连接在一恒压电源上； 所述工作负载座和参考负载座之间设有用于将工作负载与参考负载之间的温差转换 为电压输出的热电堆； 所述热电堆的输出端与运算放大器的输入端连接，运算放大器的输出端连接在串联连 接的工作负载辅助加热器和参考负载辅助加热器之间。2. 根据权利要求1所述的线性反馈自调节系统，其特征在于，所述工作负载辅助加热 器和参考负载辅助加热器采用lkQ的0201封装电阻。3. 根据权利要求1所述的线性反馈自调节系统，其特征在于，所述热电堆采用 40mmX40mm的30组铜镍电偶。4. 根据权利要求1所述的线性反馈自调节系统，其特征在于，所述运算放大器采用仪 表放大芯片LT1007。5. 根据权利要求1所述的线性反馈自调节系统，其特征在于，所述恒压源采用5V恒压 电源。6. 根据权利要求1所述的线性反馈自调节系统，其特征在于，该系统进一步包括设置 在参考负载辅助加热器处电压采集模块，用于实时获取当前参考负载辅助加热器的电压 值。
【专利摘要】本发明公开了一种用于量热式功率计的线性反馈自调节系统，该系统包括工作负载座、参考负载座、工作负载辅助加热器、参考负载辅助加热器、热电堆和运算放大器。本发明所述技术方案可用于量热式功率计中，实现的反馈电路输出电压与输入电压是线性关系，改善了传统量热系统中读数时间过长的缺点，缩短了读数时间，从而降低了对微波信号源以及周围环境温度长时间内高稳定度的要求。可广泛用于各级量热式功率计中，为微波功率校准提供方便。
【IPC分类】G01R35/00
【公开号】CN105388443
【申请号】CN201510977329
【发明人】张萌
【申请人】北京无线电计量测试研究所
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月23日