一种新型密封恒温双负载波导量热计的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种量热计。更具体地，涉及一种新型密封恒温双负载波导量热计。
【背景技术】
[0002] 功率是微波毫米波领域最基本的参数之一，也是表征微波毫米波信号特征的一个 重要参数。因此，各国的微波无线电标准实验室很早就开展了功率标准的研建工作。微波 毫米波小功率标准的实现方式主要有两种：量热计和微量热计。量热计是一种测量负载吸 收功率后温度变化的仪器，根据直流功率和微波功率所引起温度变化的不同得出被测微波 功率的量值。其具有测量准确度高、可过载能力强、动态范围大、阻抗匹配好等优点，同时也 存在着结构复杂、时间常数大（即测量时间长）、对环境温度及配套计量设备稳定性要求高 等缺点。
[0003] 传输线和接头形式的多样化，除了造成机械连接的复杂性之外，对电磁波传输的 电气性能也会有所影响。因此微波功率标准的研制也需要考虑这些方面的影响。根据传输 线形式的不同，现有的量热计可以分为波导量热计和同轴量热计。而每类传输线根据频段 不同、接头形式不同或截面尺寸不同，还可以进行细分。根据量热计吸收功率负载的不同， 有单负载量热计和双负载量热计。单负载量热计存在一些技术缺陷，需要大量的工作来弥 补；而双负载量热计相对来讲结构简单、关键器件容易实现、分析评估理论完善。
[0004] 微量热计是针对量热计的不足之处，采用同样的热效应原理，而在测量方法有所 不同的另一种类型的量热计。微量热计将测辐射热式功率座放入量热计中作为量热体，在 确定其有效效率后，可以将其拿出来作为传递标准使用。微量热计综合了量热计和测辐射 热式功率座的特点，具有测量准确度高、时间常数小（测量时间短）等优点。但微量热计法 要求有可用的测辐射热式功率座，目前国内市场在大部分频段都无法满足此要求，因此微 量热计法无法实现。
[0005] 随着毫米波技术的飞速发展及广泛应用，对2_频段（110GHz~170GHz)小功率 参数的计量需求日益增加，而我国目前尚无该频段的毫米波小功率标准。
[0006] 因此，需要提供一种新型密封恒温双负载波导量热计，作为2mm量热式小功率标 准装置的主标准，满足110GHz~170GHz频段内毫米波小功率参数的量值溯源需求。
【发明内容】
[0007] 本发明的一个目的在于提供一种新型密封恒温双负载波导量热计，以解决现有功 率标准装置频率范围不足的问题，满足110GHz~170GHz频段内毫米波小功率参数的量值 溯源需求。
[0008] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0009] 一种密封双负载波导量热计，该装置包括密封筒和密封筒盖，所述该装置进一步 包括：工作链路、参考链路、波导口、热电堆；
[0010] 所述工作链路和参考链路分别通过密封筒盖上的密封圈实现密封；
[0011] 所述密封筒盖在所述工作链路一侧依照波导尺寸开有2mm标准波导口，用于输入 2mm频率的波导；
[0012] 所述参考链路，用于为所述工作链路提供温度参考；
[0013] 所述工作链路，用于输入直流功率和微波功率，改变所述热电堆随温度变化后的 热电势；
[0014] 根据所述参考链路的温度值得到温差热电势后计算得出微波功率值。
[0015] 优选的，所述工作链路包括功率输入端、工作负载；
[0016] 所述工作负载，用于输入直流功率改变热电堆的温度，并根据所述参考链路的温 度值得到温差热电势；
[0017] 所述功率输入端，用于输入微波功率改变热电堆的温度，并根据述参考链路的温 度值得到温差热电势。
[0018] 优选的，所述工作链路进一步包括工作隔热波导段；
[0019] 所述工作隔热波导段，两端分别与所述密封筒盖一端和工作负载一端连接，用于 传输微波毫米波信号，同时隔绝量热计内外的热量传递。
[0020] 优选的，所述该装置进一步包括恒温水槽；
[0021] 所述恒温水槽，用于保持测试环境的温度稳定，实现对所述波导量热计的温度控 制。
[0022] 5、一种基于双负载波导量热计的微波频率的测量方法，所述该方法包括：
[0023] S1、将所述波导量热计放置在恒温水槽中，对恒温水槽控温，稳定密封筒的温度；
[0024] S2、对波导量热计的工作负载端输入大小为PDe的直流功率，待热电堆输出热电势 达到稳定后，测得波导量热计中工作负载和参考负载之间的温差热电势为VDC;
[0025]S3、关闭所述工作负载端直流功率的输入，待热电堆输出热电势达到稳定后，即在 七2时，得到波导量热计中工作负载和参考负载之间的温差热电势VDC。；
[0026]S4、对波导量热计功率输入端输入待测微波功率，待热电堆输出热电势达到稳定 后，波导量热计中工作负载和参考负载之间的温差热电势为VRF;
[0027]S5、关闭所述功率输入端微波功率的输入，待热电堆输出热电势达到稳定后，波导 量热计中工作负载和参考负载之间的温差热电势为乂_;
[0028] S6、所述波导量热计的输入工作负载的微波功率PRF的计算公式为：
[0029]
[0030] 本发明的有益效果如下：
[0031] 本发明所述技术方法与现有技术相比，有以下优点：
[0032] 1、采用双负载量热技术，研制出国内首套2mm量热式功率标准，频率范围为 110GHz~170GHz，功率电平为lmW，有效效率测量不确定度为1. 5%(k= 2)，解决了国内对 该频段内小功率参数的量传需求；
[0033] 2、本发明中的波导量热计传输线形式为WR6,具有热对称性高、密封效果好、动态 范围大、阻抗匹配好、测量准确度高等优点；
[0034]3、量热计密封恒温结构的设计，在密封筒及筒盖上通过密封圈实现水下密封，由 恒温水槽实现量热计的温度控制。
【附图说明】
[0035] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0036] 图1示出本发明实施例中一种新型密封恒温波导量热计结构示意图；
[0037] 图2示出本发明实施例中一种基于新型密封恒温波导量热计的微波功率测量流 程图。
【具体实施方式】
[0038] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说 明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具 体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0039] 如图1所示，本发明公开了一种新型密封恒温双负载波导量热计，该装置包括：密 封筒1、密封筒盖2、绝缘支撑座3、功率输入端4、参考端5、工作隔热波导段6、参考隔热波 导段7、工作负载8、参考负载9、热电堆10、直流加热输入及热电堆输出端11、密封筒密封圈 12、功率输入端密封圈13、参考端密封圈14、直流加热输入及热电堆输出端密封圈15。
[0040] 密封筒1与绝缘支撑3通过螺钉连接；密封筒1与密封筒盖2之间通过密封筒密 封圈12实现密封；
[0041] 功率输入端4与密封筒盖2内的波导通过螺钉连接，并通过功率输入端密封圈13 实现密封；
[0042] 工作隔热波导段6 -端与密封筒盖2通过螺钉连接，另一端与工作负载8通过螺 钉连接；
[0043] 参考端5与密封筒盖2通过螺钉连接，并通过参考端密封圈14实现密封；
[0044] 参考隔热波导段7 -端与密封筒盖2通过螺钉连接，另一端与参考负载9通过螺 钉连接；
[0045] 直流加热输入及热电堆输出端11，为直流加热引线和热电堆输出引线端口，与密 封筒盖2螺钉连接，通过直流加热输入及热电堆输出端密封圈15实现密封；
[0046] 热电堆10胶固定于工作负载8和参考负载9之间。
[0047] 该装置还包括了恒温水槽，