恒温水槽用于保持测试环境的温度稳定，为微波直流 功率替代的准确温升测量提供理想的恒温环境，实现对量热计的温度控制。
[0048] 密封筒盖2上依照波导尺寸开有2mm标准波导口。功率输入端4、密封筒盖2、工 作隔热波导段6、工作负载8 -起组成工作链路。参考端5、密封筒盖2、参考隔热波导段7、 参考负载9 一起组成参考链路。工作链路和参考链路通过密封筒盖2上的密封筒密封圈12 实现密封。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，通过 筒盖上的密封圈实现密封。
[0049] 工作负载8用来输入被测的微波功率或直流替代功率，参考负载9不加任何功率， 仅仅作为工作负载8的温度参考。当工作负载8输入恒定的功率时，工作负载8和参考负 载9之间将产生一个恒定的温差，安装在工作负载8和参考负载9之间的热电堆10将检测 出两个量热体之间温度变化所造成的温差电动势E。
[0050] 波导量热计的密封筒内部的波导传输线具有隔热功能，能够阻止量热体上的热量 通过波导连接向外传输，减小量热体上的接触热量损耗，保证直流/微波功率替代的测量 准确度。该量热计由于整体双负载结构的对称性，工作负载与参考负载之间的温差热电势 随环境温度漂移的特性得到改善，能够适度降低对环境温度稳定度的要求。
[0051] 在本实施例中假定微波功率和直流功率在同一个负载上有相同的热效应，则可以 用微波-直流替代的方法测量微波功率。设置波导量热计中的工作负载和参考负载的热容 分别为CdPC2，温度分别为ΘΘ2，对密封筒的热导分别为GjpG2, 6"为两个负载之间 的热导，Θ。为密封筒的温度。
[0052] 当波导量热计上加入直流功率时，由热力学原理可知，工作负载与参考负载之间 的温差值Θ的计算公式为：
[0053]
(1):
[0054] 式（1)中，PDC为直流功率；
[0055]τ为热时间常数，计算公式为：
[0056] τ= C^"/2 (2)
[0057] 式（2)中，R"为两个量热体负载之间的热阻。
[0058] 当波导量热计上加入射频功率PRF时，
[0059]
(3)
[0060] 式（3)中，PDe为直流功率；KgS电势比，即为加直流功率时热电堆上产生的热电势 EDC和微波功率时的热电势ERF之比，即Kg=EDC/ERF;nd、rus、k是量热计的特性参数，可由 实验确定。
[0061] 如图2所示，本发明公开了一种基于密封恒温双负载波导量热计的微波功率的测 量方法，该方法包括：
[0062] S1、将该密封恒温双负载波导量热计放置在恒温水槽中，将温度控制在30°C左右， 待密封筒温度稳定后开始工作；
[0063]S2、对波导量热计工作负载端输入大小为PDC的直流功率，待热电堆输出热电势达 到稳定后，记录此时的工作负载和参考负载之间的温差热电势VDC;
[0064]S3、关闭直流功率，待热电堆输出热电势达到稳定后，记录此时的温差热电势 Vdco;
[0065]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，记录此时的工作负载和参考负载之间的温差热电势VRF;
[0066] S5、关闭微波功率，待热电堆输出热电势达到稳定后，记录此时的温差热电势 Vrfo;
[0067] S6、得到量热计的输入工作负载的微波功率PRF，其计算公式为：
[0068]
(4)
[0069]S7、按所需的频率点，重复操作步骤S2~S6,即可得到所测量的微波功率。
[0070]综上所述，本发明所述技术方案，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；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；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。
[0071] 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. 一种密封双负载波导量热计，该装置包括密封筒和密封筒盖，其特征在于，所述该装 置进一步包括：工作链路、参考链路、波导口、热电堆； 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； 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； 所述参考链路，用于为所述工作链路提供温度参考； 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； 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。2. 根据权利要求1所述的双负载波导量热计，其特征在于，所述工作链路包括功率输 入端、工作负载； 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； 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。3. 根据权利要求2所述的双负载波导量热计，其特征在于，所述工作链路进一步包括 工作隔热波导段； 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。4. 根据权利要求1所述的双负载波导量热计，其特征在于，所述该装置进一步包括恒 温水槽； 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。5. -种基于权利要求1所述的双负载波导量热计的微波频率的测量方法，其特征在 于，所述该方法包括： 51、 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； 52、 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V dc; 53、 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t2 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。； 54、 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V rf; 55、 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V rfq; 56、 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：
【专利摘要】本发明公开一种新型密封恒温双负载波导量热计，该装置包括密封筒、密封筒盖、工作链路、参考链路、波导口、热电堆；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；所述密封筒盖在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。所述参考链路，用于为工作链路提供温度参考；所述工作链路，用于输入直流功率和微波功率，改变热电堆随温度变化后的热电势；根据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。本发明所述技术方案，采用双负载量热技术，由恒温水槽实现量热计的温度控制，为2mm量热式功率标准，功率电平为1mW，解决了110GHz～170GHz频率范围内功率参数的量传需求。
【IPC分类】G01R21/02
【公开号】CN105425026
【申请号】CN201510822609
【发明人】张伟伟, 何巍
【申请人】北京无线电计量测试研究所
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月24日