大功率计量测试热效应对性能影响实验研究

摘要

近年来,大功率计量测试越来越多地应用在研制、生产、调试、试验、验收的各个环节.传统的方法都是把大功率信号转换为小功率信号,利用小功率计量测试不确定度小且可以准确溯源的优点来进行处理,因此大功率信号转换为小功率信号过程中热效应就成了影响性能指标的关键的因素,本文针对型号工程应用中大功率计量测试最常用的衰减器法和耦合器法这两种方法,构建了计量测试系统链路,对其热效应、电性能特性开展了试验研究,获得一些有价值的试验数据和结论.rn 研究表明，衰减器法中随着链路承受功率的变化温度变化明显，电性能参数与常温小功率时有显著变化：根据对实验数据进行统计，链路在200W承受功率状态下衰减器温度变化导致的插损变化在全频段内约0.2dB，仅此一项对于功率的测量结果将产生5%的偏差，因此，常温小功率下的校准数据明显失效。rn 定向耦合器法具有测量链路发热量小，热分布均匀的特点，根据对实验数据进行统计，链路200W承受功率状态下耦合器的输入端口、耦合端口温升很小，约3℃-4℃，输出端口尽管存在大功率负载的热传导效应，温升也仅仅5℃-6℃就达到了平衡，实验结果显示如此小的温度变化，耦合度变化在0.02dB量级，对链路功率产生的偏差在0.5%，基本可以忽略。需要指出的是：后级的大功率负载端口发热显著，但其驻波比变化最大也只有0.02，因此失配变化引起的偏差也微乎其微，且对耦合器耦合端口几乎没有产生影响，链路的系统电性能都最接近常温下的小功率状态。因此，常温下的小功率状态时的校准数据在大功率状态下仍然有效。而且，通过数据拟合-插值处理，可以获得耦合度相关的温度系数，具有进一步误差修正的能力。