›
›

Bài giảng Đo lường điện - Bài 9: Đo công suất - Mai Quốc Khánh

pdf 53 trang ngocly 680
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Đo lường điện - Bài 9: Đo công suất - Mai Quốc Khánh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_do_luong_dien_bai_9_do_cong_suat_mai_quoc_khanh.pdf

Nội dung text: Bài giảng Đo lường điện - Bài 9: Đo công suất - Mai Quốc Khánh

  1. Môn học: Đo lường điện L Bài 9 Đ Đo công suất LTM- Mai Quốc Khánh Khoamôn Vô tuy ến điện tử ộ Học viện KTQS B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 1/53
  2. Nội dung L Đ  Phần I: Khái niệm chung  Phần II: Các phương pháp đo LTM- ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 2/53
  3. PhÇn I Kh¸i niÖm chung L Đ  Phép đo công suất  Các đơn vị đo công suất LTM-  Các loại công suất ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 3/53
  4. Phép đo công suất L Đ  Công suất là một trong những tham số quan trọng cần đo trong các thiết bị thu phát thông tin, đài điều khiển tên lửa, trạm ra đa, động cơ và máy phát điện, máyLTM- phát tín hiệu đo lường  Phạm vi đo rộng: từ 10-18 W đến 109 W  Mỗi đối tượng đo có thành phần công suất đặc trưng xácộ định môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 Đo CS hệ thống phát truyền hình 4/53
  5. Tầm quan trọng của các mức công suất  Mức c/s ra là một chỉ tiêu quan L trọng trong thiết kế và đánh giá chất lượng hoạt động của các Đ hệ thống.  Công suất quá thấp  – Tín hiệu sẽ bị che lấp bởi tạp âm Các thiết bị RF và viba thường làm việc ở gần c/s giới hạn, nguy cơ hỏng hóc cao đo c/s RL 0.0 dBm LTM- ATTEN 10 dB 10 dB / DIV là rất cần thiết  Công suất quá cao – Dễ gây ra méo phi tuyến – Tăng độ phức tạp thiết kế, giá thành thiết bị, giảm độ tin môn cậy ộ START 150 MHz STOP 1.150 GHz – Hoặc thậm chí xấu hơn! B RB 3.00 MHz VB 300 kHz ST 13.89 msec © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  6. Các đơn vị đo công suất  Đơn vị c/s - Oát (W) L 1W = 1 joule/sec Đ  Oát là một đơn vị cơ bản trong hệ SI: 1 volt = 1 W/A  Thường dùng số đo c/s tương đối biểu diễn theo dB: P(dB) = 10 log(P/Pref) Dễ biểu diễn bằng số: VD LTM-+63 dB ÷ -153 dB thay cho 2 × 10+6 ÷ 0.5 × 10-15 Dễ biểu diễn tăng ích - suy giảm của các hệ thống ghép tầng: thay phép nhân (W) = phép cộng - trừ số (dB)  môn Số đo công suấtộ tuyệt đối được biểu diễn theo dBm: BP(dBm) = 10 log(P/1 mW) © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  7. Công suất: P = (V)(I)  Với 1 tải tùy ý  Định nghĩaL c/s: năng P = UI cosφ lượngĐ truyền trong I một đơn vị thời gian  Với 1 tải thuần trở + được lấy trung bình V R P = UI - qua nhiều chu kỳ tín hiệu Thành phần công suất xoay chiều AC Thành phần công suất một chiều DC P LTM- Biên độ t I ộ môn B V © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  8. Phép đo công suất ở các tần số khác nhau Z L + S V ĐR  DC ± L - I Z S R  Tần số thấp ( 1GHz) O ộ môn VInc B VR © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  9. Phép đo công suất ở các tần số khác nhau  L DC: đo trực tiếp U và I P = U.I Đ  Tần số < 100 KHz: đo trực tiếp U và I P = U.I  Tần số = vài chục MHz ÷ vài trăm MHz: Đo trực tiếp P tính ra U và I.  Mặc dù vẫn có thể đo U và I, nhưng phép đo trực tiếp P có ĐCX cao hơn và dễ thựcLTM- hiện hơn.  Tần số tới 1 GHz (dải RF và vi ba): đo trực tiếp P tính ra U và I.  P duy trì không đổi, trong khi U và I có thể thay đổi theo vị trí trên đường truyền dẫn không tổn hao  Xác định U và môn I trong đường truyền dẫn sóng là khó khăn. ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  10. Các loại công suất L Đ  Công suất trung bình Tín hiệu RF liên tục (Average Power)  Công suất xung LTM- Tín hiệu RF (Pulse Power) dạng xung Tín hiệu xung  Công suất đường bao đỉnh Gauss (Peak Envelope Power) ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  11. Công suất trung bình  Thông dụng vì thiết (Average Power) bị đo thuận tiện về thiết bị Lđo và độ chínhĐ xác cao;  Biết c/s trung bình có thể suy ra c/s xung và c/s đường bao đỉnh (nếu biết LTM-dạng sóng) Lấy trung bình qua một vài chu kỳ điều chế môn ộ thời gian Lấy trungB bình qua nhiều xung thu được © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  12. Công suất xung (Pulse Power) L  Phân tích toàn bộ đường bao điều chế Đ C/S đỉnh Biên độ đỉnh xung điểm 90% Overshoot của biên độ điểm 50% LTM- của biên độ C/S trung bình Độ rộng điểm 10% Biên độ đáy xung của biên độ xung τ Risetimeộ mônFalltime Offtime B Khoảng lặp lại của xung © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  13. Công suất xung (tiếp theo)  Nếu một bộ KĐ đang hoạt động gần mức đầu vàoL cực đại, c/s trung bình là chưa đủ thể hiện cần biếtĐ lượng vượt quá (overshoot) ở sườn lên của xung cần đo c/s xung để có được đặc tính dạng sóng đầy đủ.  Khi đo c/s xung, chỉ quan tâm tới công suất trong mỗi xung. Việc lấy trung bình chỉ thực hiệnLTM- qua độ rộng của xung đó, (không lấy trung bình qua nhiều lần lặp lại của xung)  Giá trị c/s xung cung cấp nhiều tham số của một tín hiệu xung. Các phép đo này có thể thực hiện bằng cách dùng máy phân tích c/s đỉnh (peak power analyzer), thiết bị có thể tìm ra các đặc trưngmôn thống kê của đường bao với đầu ra dạng oscillscope.ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  14. Công suất xung (tiếp theo)  Đo c/s xung không phải là đo c/s đỉnh của xung, màL lấy trung bình những biến đổi bất thường trên đỉnhĐ xung.  Về toán học, c/s xung được tính theo: 1 τ P= u()() t i t dt khó đo ở RF xg ∫ (1) τ 0 • Thông thường, c/s xung được địnhLTM- nghĩa: Dễ đo hơn ở RF Ptb P = (2) Đo C/S trung bình, xg f.τ môn từ đó tính ra c/s xung Ptb – chỉ số trênộ máy đo C/S trung bình; f – tần số lặp lại của xung; τ - độB rộng của xung tính theo mức 0,5 chiều cao đỉnh xung © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  15. Công suất đường bao đỉnh (Peak Envelope Power) L Đ C/S đường Pxg tính theo (2) bao đỉnh LTM-Pxg tính theo (1) điểm 50% của biên độ c/s tức thời ở t = t1 ộ môn XungB Gauss và các loại c/s khác nhau © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  16. Công suất đường bao đỉnh (Peak Envelope Power) L  Nhiều ứng dụng dùng xung Gauss thayĐ cho xung chữ nhật nhằm tiết kiệm băng thông  C/s xung chỉ đúng cho xung chữ nhật, không đúng với xung Gauss cần đo c/s đường bao đỉnh  C/s đường bao đỉnh mô tả c/sLTM- đường bao cực đại của xung  C/s đường bao được đo bằng cách lấy trung bình trong khoảng thời gian rất nhỏ hơn 1/ fm Với fm là thành ph ầnmôn tần số cao nhất của dạng sóng điều chế. Thời gian lấy trungộ bình phải > chu kỳ RF © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  17. Công suất đường bao đỉnh (Peak Envelope Power) L  Hiển thị liên tục c/s đường bao trên mộtĐ máy hiện sóng (dùng một bộ tách sóng có điện áp ra ~ công suất RF đầu vào)  Máy phân tích c/s đỉnh  Cho biết hồ sơ của dạngLTM- xung  C/s đường bao đỉnh là giá trị cực đại của c/s đường bao  Khi các xung chữ nhật là hoàn hảo c/s đường bao đỉnh = c/s xungộ mônmáy phân tích c/s đỉnh có thể dùng để lấyB đặc tính đầy đủ của dạng sóng này © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  18. Tóm tắt về các số đo công suất L Đ  Đối với một tín hiệu liên tục: c/s trung bình = c/s xung = c/s đường bao đỉnh  Thường đo c/s trung bình vì thiết bị đo dễ sử dụng; độ chính xác cao;LTM- các chỉ tiêu kỹ thuật có thể theo dõi được  Thông thường, c/s xung và c/s đường bao đỉnh có thể được tính ra từ c/s trung bình ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  19. Đo c«ng suÊt ë tÇn sè cao L  Đặc điểm của phép đo công suất ở tầnĐ số cao:  Phép đo được tiến hành thông qua biến đổi công suất về một đại lượng trung gian rồi đo đại lượng đó  C¸c ph­¬ng ph¸p ®o c«ng suÊt ë tÇn sè cao:  BiÕn ®æi c«ng suÊt vÒ nhiÖtLTM- l­îng  BiÕn ®æi c«ng suÊt vÒ quang n¨ng  §o c«ng suÊt dïng chuyÓn ®æi Hall  §o c«ng suÊt b»ng c¸ch ®o ®iÖn ¸p trªn t¶i thuÇn trë  §o c«ng suÊt môn dïng ®iÖn trë nhiÖt  §o c«ng ộsuÊt dùa trªn t¸c ®éng c¬ häc cña sãng ®iÖn tõ  Ph­¬ngB tiÖn ®o c«ng suÊt gäi lµ o¸t mÐt © Mai Quốc Khánh - 04/2010 19/53
  20. Khái niệm đo công suất hấp thụL Đ  §o c«ng suÊt tiªu t¸n trªn t¶i hßa hîp cña chÝnh ph­¬ng tiÖn ®o  HÊp thô toµn bé c«ng suÊt cña nguån ph¸t khi nguån ph¸t ®ó kh«ng m¾cLTM- t¶i ngoµi Nguồn Tải Biến đổi Thiết bị công suất hấp thụ năng lượng chỉ thị cần đo môn Dây ộ Oát mét truyBền © Mai Quốc Khánh - 04/2010 20/53
  21. Khái niệm đo công suất truyền thông L  §o c«ng suÊt truyÒn theo ®­êng truyÒnĐ tíi t¶i  ChØ hÊp thô mét phÇn n¨ng l­îng cña nguån ph¸t, phÇn lín n¨ng l­îng vÉn truyÒn tíi t¶i thùc Biến đổi TảiLTM- Thiết bị năng hấp thụ lượng chỉ thị Oát mét Nguồn Bộ Tải công suất phận thực cần đo ghépmôn Dây truyềnộ sóngB © Mai Quốc Khánh - 04/2010 Radar System Bộ phận ghép 21/53
  22. PhÇn II C¸c ph­¬ng ph¸p ®o c«ng suÊtL Đ 2.1 Ph­¬ng ph¸p nhiÖt l­îng mét 2.2 Ph­¬ng ph¸p ®o c­êng ®é ¸nh s¸ng 2.3 Phương pháp dïng chuyÓn ®æi Hall 2.4 Ph­¬ng ph¸p ®o ®iÖn ¸p trªnLTM- t¶i thuÇn trë 2.5 Phương pháp dùa trªn t¸c ®éng c¬ häc cña sãng ®iÖn tõ 2.6 Phương pháp dùng dïng cảm biến c«ng suÊt ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 22/53
  23. 2.1 Ph­¬ng ph¸p nhiÖt l­îng mÐt L  Đo công suất hấp thụ Đ  Còn gọi là phương pháp Calo  Dùng để đo công suất siêu cao tần với độ chính xác cao, phạm viLTM- đo từ 5 W đến 1000 W  Nguyên tắc: biến đổi năng lượng điện từ về dạng nhiệt năng (trên điện trở hay vật liệu cách điện có tổn hao)  Phương pháp môn nhiệt lượng là cơ sở để chế tạo oát mét ộnhiệt lượng (còn gọi là calorimet) B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 23/53
  24. Ph­¬ng ph¸p nhiÖt l­îng mÐt L  C¸c thµnh phÇn cña nhiÖt l­îng mÐt: Đ  Nguån n­íc t¹o ra dßng n­íc ch¶y qua phÇn tö nung (t¶i hÊp thô cña nguån c«ng suÊt cÇn ®o)  ThiÕt bÞ ®o hiÖu nhiÖt ®é vµ l­u tèc n­íc  Hai cÆp nhiÖt dïng ®Ó ®o LTM-hiÖu nhiÖt ®é ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 24/53
  25. Ph­¬ng ph¸p nhiÖt l­îng mÐt L  NhiÖt l­îng Q táa ra n­íc: o o o Đ Q = V (T2 –T1 ) = V. ∆T V - thÓ tÝch n­íc ch¶y qua phÇn tö nung ∆To - hiÖu nhiÖt ®é cña n­íc ch¶y ra vµ ch¶y vµo  Theo ®Þnh luËt Jule-Lens: nhiÖt l­îng táa ra tõ phÇn tö nung cã ®iÖn trë R do dßng ®iÖn I ch¹y qua trong thêi gian t: LTM- Q = 0,24 I2.R.t = 0,24 P.t P - c«ng suÊt cÇn ®o  Suy ra: VT∆ 0 P= môn. = 4,17 vT .∆ 0 ộ t 0, 24 víiB v = V/t lµ l­u tèc n­íc © Mai Quốc Khánh - 04/2010 25/53
  26. Ph­¬ng ph¸p nhiÖt l­îng mÐt L  NÕu gi÷ v = const c«ng suÊt cÇn ®o ®­îcĐ x¸c ®Þnh trùc tiÕp th«ng qua hiÖu hai nhiÖt ®é ∆To có thể kh¾c ®é trùc tiÕp thang ®o cña microampemÐt theo gi¸ trÞ c«ng suÊt  Sai sè g©y ra do nh÷ng nguyªn nh©n sau:  Do mÊt æn ®Þnh l­u tèc n­ícLTM-  Do sai sè cña phÐp ®o hiÖu nhiÖt ®é  Do kh«ng phèi hîp trë kh¸ng gi÷a nguån c«ng suÊt vµ vËt nung  Do truyÒn nhiÖtmôn ra m«i tr­êng xung quanh Sai sè tængộ céng cña o¸t mÐt kho¶ng 5 - 10% B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 26/53
  27. Ph­¬ng ph¸p nhiÖt L l­îng mÐt Đ LTM- ộ môn Ph­¬ngB ph¸p nhiÖt l­îng mÐt thực hiện trong thùc tÕ © Mai Quốc Khánh - 04/2010 27/53
  28. 2.1 Ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øng Hall §LiÖn ¸p  Bé chuyÓn ®æi Hall: ĐEH B¶n b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ Bản bán (germani hoÆc silic) dẫn đơn tinh thể  2 cÆp cùc: H  CÆp dßng (D-D) ®­îc Dßng ®iÖn cÊp dßng mét chiÒu D D hoÆc xoay chiÒu LTM-H  CÆp ¸p (H-H): cho ra ®iÖn ¸p tû lÖ víi tÝch i cña dßng ®iÖn vµ tõ c¶m t¸c ®éng vu«ng gãc lªn bÒ mÆt cña b¶n b¸n dÉn tinh thÓmôn ộ VD: bé chuyÓn ®æi Hall 1 chiÒu B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 Hall-Effect Sensor 28/53
  29. Ph­¬ng ph¸p sö  Khi trªn b¶n b¸n dÉn cã t¸c dông hiÖu øng Hall ®éng cña tõ tr­êng trªn cÆp ¸p H-H xuÊt hiÖn suLất ®iÖn ®éng Hall Đ eH = KH.B.i víi KH - hÖ sè phô thuéc vµo vËt liÖu, kÝch th­íc, h×nh d¹ng cña tÊm b¸n dÉn vµ nhiÖt m«i tr­êng  BLTM-là tõ c¶m cña cuén d©y B = Ki.iL = Ku.uL víi Ki vµ Ku - c¸c hÖ sè tû lÖ  Do vËy môn e = K .K .i .i = K .K .u .i ộ H H i L H u L B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 29/53
  30. Ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øng Hall L  Trong m¹ch ®iÖn mét chiÒu, nÕu: Đ  §iÖn ¸p trªn t¶i Ut cÊp cho L  Dßng ®iÖn qua t¶i It cÊp cho D-D th× søc ®iÖn ®éng Hall: eH = KHKUPt  Trong m¹ch ®iÖn xoay chiÒu hLTM-×nh sin, nÕu:  §iÖn ¸p trªn t¶i Ut(t) = Um sin ωt cÊp cho L  Dßng ®iÖn qua t¶i It(t) = Im sin (ωt - ϕ) cÊp cho D-D (®iÖn ¸p trªn t¶i vµ dßng ®iÖn qua t¶i lÖch pha nhau mét gãc ϕ) th× søc ®iÖn ®éng Hall: e = K K U I sin ωt. sin (ωt - ϕ) H H mônU m m =ộKH KU U.I cos ϕ -KH KU UI cos (2ωt - ϕ) B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 30/53
  31. Ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øng Hall  M¾c CC§ tõ ®iÖn vµo hai cùc ¸p H-H chØ sèL cña CC§ sÏ tû lÖ víi c«ng suÊt trung b×nh trongĐ m¹ch dßng xoay chiÒu có thể khắc độ trực tiÕp thang ®o cña dông cô tõ ®iÖn theo ®¬n vÞ c«ng suÊt. LTM- môn ộS¬ ®å víi uL~ It vµ i ~ Ut B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 31/53
  32. Ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øng Hall  L Mét sè s¬ ®å o¸t mÐt víi BB§ Hall sö dôngĐ trong thùc tÕ LTM- S¬ ®å o¸t mÐt ®o c«ng suÊt ë ©m S¬ ®å o¸t mÐt ®o c«ng suÊt ë tÇn (®Õn 20 KHz): R1 – bï tÇn sè, cao tÇn (®Õn 20 KHz): R1, C1– L – bï mÐo pha; R – c©n b»ng bï tÇn sè, cuén L cã lâi cã 2 2 môn 1 ®iÖn thÕ c¸c cùcộ khi ch­a cã t¸c phÈm chÊt cao dông cña tr­êngB ®iÖn tõ © Mai Quốc Khánh - 04/2010 32/53
  33. Ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øngL Hall  §Æc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øngĐ Hall:  ­u ®iÓm: KÝch th­íc nhá; hÇu nh­ kh«ng cã qu¸n tÝnh (®o nhanh); d¶i tÇn réng (®o tíi tÇn sè siªu cao ≥ 4000 MHz)  Nh­îc ®iÓm: søc ®iÖn ®éng Hall phô thuéc m¹nh vµo nhiÖt ®é bªn ngoµi LTM-  Sai sè (nhá nhÊt kho¶ng 0.5%)  Do cÊu t¹o m¹ch ®o  Do biÕn thiªn môn nhiÖt ®é m«i tr­êng xung quanh  Do biÕn ộthiªn tÇn sè cña nguån ®o c«ng suÊt B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 33/53
  34. 2.3 Ph­¬ng ph¸p ®o c­êng ®é ¸nh s¸ng L Đ LTM-  Nguyªn t¾c: biÕn ®æi ®iÖn n¨ng thµnh quang n¨ng ®Ó ®o c«ng suÊt  D¶i tÇn ®o: tíi mônsãng dm  D¶i ®o: tíiộ 20W B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 34/53
  35. 2.4 Phương pháp đo điện áp trên tải thuần trở L Đ Nguyªn t¾c: ®o c«ng suÊt b»ng c¸ch ®o ®iÖn ¸p trªn t¶i thuÇn trë cã gi¸ trÞ ®· biÕt tr­íc ChÕ t¹o o¸t mÐt t¸ch sãng ®o c«ng suÊt hÊp thô ë tÇn sè cao, tíi 1000LTM- MHz T¶i mÉu lµ ®iÖn trë bÒ mÆt hoÆc d¹ng khèi cã cÊu tróc ®Æc biÖt. Cßn gäi lµ ph­¬ng ph¸p v«n mÐt ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 35/53
  36. Phương pháp đo điện áp trên tải thuần trở L §Çu c¾m Đ cao tÇn R  T¶i mÉu:®iÖn trë bÒ mÆt t¶i hoÆc d¹ng khèi cã cÊu tróc ®Æc biÖt: h×nh trô lâi Tíi c¸p b»ng gèm, trªn phñ mét ®ång trôc líp than ch× ®Æc biÖt; R §o LTM-mµn ch¾n phèi hîp n»m däc theo chiÒu dµi Mµn ch¾n cña phÇn ®iÖn trë, cã phèi hîp V ®­êng kÝnh biÕn thiªn V«n mÐt t¸ch sãng theo hµm mò biªn ®é môn  ThiÕt kÕ ®¶m b¶o phèi O¸t mÐtộ t¸ch sãng hîp trë kh¸ng tèt nhÊt B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 Oát mét tách sóng 36/53
  37. Phương pháp đo điện áp trên tải thuần trở 2 2 UUL Um  Khi cã phèi hîp trë kh¸ng: P= UI = U Đ = = RRtt2 R t  Quan hệ giữa điện áp đo được trên vôn mét tách sóng và điện áp trên tải RR U=®o UU ⇔=t U ®o RRm m ®o LTM-t ®o  Như vậy, công suất trên tải được xác định qua Uđo như sau 2 2 URmt1 Rt 2 P= = UP®o ⇔= 2 U®o 2RR2 R 2R môntt®o ®o Kh¾c ®éộ thang ®o v«n mÐt theo ®¬n vÞ c«ng suÊt. B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 37/53
  38. Phương pháp đo điện áp trên tải thuần trở L Đ  Sai sè:  Do kÐm phèi hîp trë kh¸ng  Sai sè cña ®iÖn trë t¶i  Sai sè cña v«n mÐt LTM- Sai sè tæng céng ≤ 20%  D¶i ®o ®­îc lªn tíi hµng chôc ngh×n W  D¶i tÇn tíiộ hµng môn ngh×n MHz B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 Oát mét tách sóng 38/53
  39. 2.5 Ph­¬ng ph¸p dùa trªn t¸c ®éng c¬ häc cña sãng ®iÖn tõ L  Nguyªn t¾c: ®o c«ng suÊt th«ng qua ®o ¸pĐ suÊt cña sãng ®iÖn tõ t¸c ®éng lªn bÒ mÆt cña èng dÉn sãng khi lan truyÒn  Theo lý thuyÕt tr­êng ®iÖn tõ:  Sãng ®iÖn tõ lan truyÒn trong èng dÉn sãng cã thiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt g©y raLTM- mét ¸p suÊt kh«ng ®æi trªn thµnh hÑp vµ biÕn ®æi theo quy luËt h×nh sin trªn thµnh réng cña èng.  ThiÕt diÖn èng cµng nhá c­êng ®é sãng ®iÖn tõ cµng t¨ng vµ ¸p suÊt trªn thµnh èng cµng lín.  TrÞ sè cña ¸pmôn suÊt nµy rÊt nhá, th­êng kh«ng lín h¬n 10-12 N/mộ2. B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 39/53
  40. Ph­¬ng ph¸p dùa trªn t¸c ®éng c¬ häc cña sãng ®iÖn tõ L Đ  §Æt 1 l¸ thÐp máng ®µn håi trªn thµnh hÑp cña èng dÉn sãng, g¾n chuyÓn ®æi ¸p ®iÖn hay ®iÖn dung tÝn hiÖu lÊy tõ ®Çu ra cña c¸c chuyÓn ®æi nµy tû lÖ víi ¸p suÊt (hay c«ng suÊt cao tÇn)  §o c«ng suÊt truyÒn th«ng.  ­u ®iÓm: LTM-  D¶i ®o réng (víi trÞ sè tõ hµng chôc mW ®Õn hµng tr¨m KW),  Tæn hao c«ng suÊt nhá, qu¸n tÝnh nhá vµ Ýt bÞ qu¸ t¶i.  Nh­îc ®iÓm:  Cã sai sè do mÊt phèi hîp trë kh¸ng môn  RÊt nh¹y c¶mộ víi rung xãc c¬ häc B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 40/53
  41. 2.6 Phương pháp dùng cảm biến công suất L Thermistor Đ Thermocouple Máy đo Hiển thị Công suất RF DC thay thế công suất Diode Detector được hấp thụ bởi hoặc tương bộ cảm biến đương ở tần Cảm biến số thấp công suất LTM-  Các loại cảm biến công suất Điện trở nhiệt Cặp nhiệt  môn Tách sóng điốtộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  42. Điện trở nhiệt (Thermistor) • Thermistor biÕn ®æi n¨ng l­îng siªu cao L tÇn thµnh sù thay ®æi ®iÖn trë (cã hÖ sè Đ N§T < 0) LTM- ộ môn Các đặcB tuyến của một phần tử thermistor điển hình © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  43. Cầu đo c/s bằng điện trở nhiệt L Đ Thiên áp LTM- Công suất RF Thermistor môn  Mạch cầuộ tự cân bằng với điện trở nhiệt B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  44. Máy đo công suất với điện trở nhiệt L  Máy đo công suất có cầu điện trở nhiệt Đ LTM- Thermistor được đặt trong bộ cảm biến, không đặt trong máy đo ộ môn B 44 © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  45. Cặp nhiệt (Thermocouple)L Đ  Cấu tạo vật lý của cặp nhiệt Điện trường Các Ion liên kết LTM- Các điện tử khuếch tán ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  46. Cặp nhiệt (Thermocouple)L  Nguyên tắc hoạt động của cặp nhiệtĐ - V 1 + Tiếp giáp + Kim loại 1 Tiếp giáp V h LTM- nóng - Kim loại 2 lạnh - V 2 + mônV = V + V -V ộ 0 1 h 2 B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  47. Mạch đo c/s với cặp nhiệt L ĐRF power gold leads gold leads  Thực hiện cặp nhiệt Tiếp giáp C c lạnh Thin-Film Resistor LTM-n - Type hot Silicon hot junction n - Type Silicon RF Input Thin-Film cold Resistor Thermocouples To dc Voltmeter môn C ộ b B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  48. Tách sóng điốt (Diod Detector) L VùngĐ tuyến tính Vùng bình phương của cảm biến đi ốt VO (log) V ∝ P o IN LTM- Sàn lỗi (Noise Floor) P [W] 0.1 nW môn 0.01 mW IN -70 dBmộ -20 dBm B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  49. Bộ tách sóng đi ốt (Diod Detector)L Đ  Hoạt động của bộ tách sóng đi ốt? LTM- + V V s o - ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  50. Đo c/s với cảm biến dùng tách sóng điot L Đ Cảm biến điốt Lọc băng Tách sóng Lọc thông Máy đo C/S Tách thông Hạn chế đồng bộ thấp ADC sóng điốt Chopper RF DC AC AUTOZERO LTM- Tạo xung Bộ vi xử lý 220 Hz vuông DAC ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  51. Sai số đo công suất dùng cảm biến  Sai số do phối hợp trở kháng không tốt giữa nguồnL công suất và thiết bị cảm biến công suất Đ  Sai số của thiết bị cảm biến công suất  Sai số của máy đo công suất LTM-Cảm biến Không phối hợp trở kháng Máy đo ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  52. Sai số do không phối hợp trở kháng Tổn hao của cảm biến (ví Ldụ: tổn hao dưới dạng nhiệt)Đ Nguồn tín hiệu Máy đo Ptới Phấp thụ Tín hiệu DC Phần tử công suất Pphản xạ Cảm biến công LTM-suất  Khi đo c/s, trở kháng của cảm biến c/s càng gần trở kháng tải càng tốt  Khi mất phối hợp môn trở kháng, một phần của c/s nguồn sẽ không tới đượcộ phần tử cảm biến, B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
  53. L Đ LTM- CẢM ƠN ộ môn B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 53/53