Ваттметр схема: принцип работы, виды и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое ваттметр и как он работает. Какие бывают схемы ваттметров. Как правильно подключить и использовать ваттметр. Где применяются ваттметры в электротехнике и радиоэлектронике.

Содержание

Что такое ваттметр и принцип его работы

Ваттметр — это прибор для измерения активной мощности в электрических цепях постоянного и переменного тока. Принцип работы ваттметра основан на измерении тока и напряжения в цепи с последующим вычислением мощности.

Основные компоненты типичного ваттметра:

Токовая цепь (последовательная) — обычно включает неподвижные катушки
Цепь напряжения (параллельная) — включает подвижную рамку с добавочным сопротивлением
Измерительный механизм — преобразует электромагнитное взаимодействие токовой и напряженческой цепей в отклонение стрелки

При протекании тока через последовательную цепь и приложении напряжения к параллельной возникает вращающий момент, пропорциональный произведению тока и напряжения, то есть мощности. Этот момент отклоняет стрелку прибора на угол, соответствующий измеряемой мощности.

Основные виды схем ваттметров

Существует несколько основных схем построения ваттметров:

1. Электродинамический ваттметр

Классическая схема на основе электродинамического измерительного механизма. Содержит неподвижную токовую катушку и подвижную катушку напряжения. Применяется для измерения мощности в цепях постоянного и переменного тока.

2. Ферродинамический ваттметр

Усовершенствованная схема электродинамического ваттметра с магнитопроводом из ферромагнитного материала. Обладает повышенной чувствительностью. Пример — ваттметр типа Д-539.

3. Электронный ваттметр

Использует электронные компоненты (диоды, транзисторы) для преобразования сигналов тока и напряжения. Позволяет измерять мощность в широком диапазоне частот.

4. Цифровой ваттметр

Современная схема на основе аналого-цифрового преобразования сигналов и микропроцессорной обработки. Обеспечивает высокую точность измерений.

Схема подключения ваттметра

Правильное подключение ваттметра критически важно для получения корректных результатов измерений. Основные правила подключения:

Токовые зажимы ваттметра включаются последовательно в разрыв измеряемой цепи
Зажимы напряжения подключаются параллельно участку цепи, на котором измеряется мощность
Необходимо строго соблюдать полярность подключения зажимов
Пределы измерения по току и напряжению должны соответствовать параметрам цепи

При измерении в трехфазных цепях применяются специальные схемы включения одного или нескольких ваттметров.

Применение ваттметров

Ваттметры широко используются в различных областях электротехники и радиоэлектроники:

Измерение мощности электродвигателей и генераторов
Контроль энергопотребления бытовых и промышленных электроприборов

Настройка и проверка радиопередающих устройств
Измерение мощности сигналов в линиях связи
Научные исследования в области электроэнергетики

Особую роль играют высокочастотные ваттметры, позволяющие измерять мощность радиосигналов. Они применяются при настройке антенно-фидерных устройств, контроле выходной мощности передатчиков и в других задачах радиотехники.

Ваттметр для измерения мощности ВЧ-сигналов

Для измерения мощности высокочастотных сигналов применяются специальные ВЧ-ваттметры. Их особенностью является использование направленных ответвителей для отбора части энергии из фидера в измерительную цепь.

Основные типы ВЧ-ваттметров:

Встроенные (проходные) — включаются непосредственно в разрыв фидера
Поглощающие — подключаются на конце линии и поглощают всю мощность

Встроенные ВЧ-ваттметры позволяют измерять как прямую, так и отраженную мощность, что дает возможность оценивать качество согласования нагрузки.

Калориметрический метод измерения мощности

Для прецизионных измерений мощности ВЧ и СВЧ сигналов применяется калориметрический метод. Его суть заключается в преобразовании электромагнитной энергии в тепловую с последующим измерением количества выделенного тепла.

Схема калориметрического ваттметра включает:

Поглощающую нагрузку (как правило, водяную)
Систему циркуляции теплоносителя
Датчики температуры на входе и выходе нагрузки
Расходомер теплоносителя

Мощность сигнала определяется по разности температур и расходу теплоносителя. Калориметрический метод обеспечивает высокую точность измерений в широком диапазоне частот.

Цифровые ваттметры

Современные цифровые ваттметры позволяют проводить измерения мощности с высокой точностью и в широком динамическом диапазоне. Их основные преимущества:

Высокая точность измерений (погрешность менее 0.1%)
Широкий динамический диапазон (до 80 дБ)
Возможность измерения различных видов мощности (активной, реактивной, полной)
Дополнительные функции анализа (гармоники, форма сигнала и др.)
Возможность подключения к компьютеру для сбора и обработки данных

Цифровые ваттметры широко применяются в энергетике, промышленности, научных исследованиях и других областях, где требуется точное измерение электрической мощности.

Заключение

Ваттметры являются важными измерительными приборами в электротехнике и радиоэлектронике. Разнообразие схем и конструкций ваттметров позволяет выбрать оптимальный прибор для решения конкретных измерительных задач. Современные цифровые ваттметры обеспечивают высокую точность измерений и широкие функциональные возможности.

85241-22: ML2438A Ваттметр поглощаемой мощности

Назначение

Ваттметр поглощаемой мощности ML2438A (далее — ваттметр) предназначен для измерения мощности электромагнитных колебаний в коаксиальных радиотехнических трактах.

Описание

Принцип действия ваттметра основан на преобразовании средней мощности входного сигнала в постоянное электрическое напряжение, пропорциональное уровню мощности, аналого-цифровом преобразовании напряжения в цифровой код и вывод результатов на дисплей индикаторного блока.

Конструктивно ваттметр состоит из преобразователей поглощаемой мощности (далее — преобразователи) и индикаторного блока ML2438A. Преобразователи состоят из следующих модификаций: MA2442D: заводские номера 1725094, 1725139; MA2444D: заводские номера 1726184, 1726188; SC7400: заводские номера 1725142, 1725143. Модификации преобразователей отличаются частотным и динамическим диапазонами. Индикаторный блок ML2438A имеет заводской номер 1822001.

Преобразователи обладают высоким динамическим диапазоном, имеют встроенный аттенюатор 3 дБ, который позволяет минимизировать значения КСВ. Индикаторный блок имеет два входных канала, к которым подключаются преобразователи, и позволяет проводить измерения по обоим каналам одновременно. Встроенное программное обеспечение позволяет автоматически идентифицировать подключенный к нему преобразователь, задает режимы работы, параметры измерений и отображает результаты измерений в выбранных единицах, а также считывать поправочные коэффициенты из запоминающего устройства преобразователя и производить коррекцию амплитудночастотной характеристики и линейности.

Индикаторный блок имеет стандартные интерфейсы связи с ПК и служебные аналоговые и цифровые входы/выходы, что позволяет интегрировать ваттметр в измерительные системы.

Общий вид преобразователей и индикаторного блока приведен на рисунках 1 и 2. Схема пломбировки от несанкционированного доступа представлена на рисунке 3. Пломба наносится на стык панелей корпуса индикаторного блока. Преобразователи пломбированию не подлежат.

Заводские (серийные) номера наносятся на наклейку, расположенную на боковой стороне преобразователей и задней панели индикаторного блока.

Программное обеспечение

MA2442D MA2444D SC7400

Программное обеспечение (ПО) установлено на внутренний контроллер индикаторного блока и служит для управления режимами работы и отображения измеренных значений.

Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений в соответствии с Р 50.2.077-2014 — «средний».

Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.

Идентификационные данные (признаки)	Значение
Идентификационное наименование ПО	Firmware
Номер версии (идентификационный номер ПО)	не ниже 3.12

Технические характеристики

Таблица 2 — Метрологические характеристики

Наименование характеристики	Значение для преобразователей
Наименование характеристики	SC7400				MA2442D			MA2444D
Диапазон рабочих частот, ГГц	от 0,01 до 18				от 1 • 10-4 до 18			от 0,01 до 40
Диапазон измерений мощности	от -55 до +20 дБм (от 3,2 нВт до 100 мВт)				от -67 до +20 дБм (от 199,5 пВт до 100 мВт)			от -67 до +20 дБм (от 199,5 пВт до 100 мВт)
Значения КСВН входа, не более в диапазонах частот: — от 10 до 100 МГц включ. — св. 100 МГц до 18 ГГц включ. — св. 18 ГГц до 25 ГГц включ. — св. 25 ГГц до 30 ГГц включ. — св. 30 ГГц до 40 ГГц включ.	1,2 1,2				1,2 1,2			1,4 1,2 1.3 1.4 1,6
Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений мощности, % в диапазонах частот: от 10 МГц до 18 ГГц св. 18 до 34 ГГц св. 34 до 38 ГГц св. 38 до 40 ГГц	в диапаз				юнах изме	ений мощности
	от -55 до -50 дБм не включ.	от -50 до -40 дБм не включ.	от -40 до -10 дБм не включ.	от -10 до +20 дБм включ.	от -67 до -50 дБм не включ.	от -50 до -40 дБм не включ.	от -40 до -10 дБм включ.	от -67 до -50 дБм не включ.	от -50 до -40 дБм не включ.	от -40 до -10 дБм включ.
	±17	±15	±7	±4	±8	±6	±4	±8	±6	±4
	—	—	—	—	—	—	—	±9	±7	±5
	—	—	—	—	—	—	—	±11	±9	±7
	—	—	—	—	—	—	—	±15	±11	±9
Примечание: дБм — уровень мощности в дБ относительно 1 мВт

Наименование характеристики	Значение для преобразователей
	SC7400	MA2442D	MA2444D
Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности измерений мощности в рабочем диапазоне температур окружающего воздуха, %	±1
Нормальные условия измерений: — температура окружающего воздуха, °С — относительная влажность воздуха, %, не более — атмосферное давление, кПа	от +15 до +35 80 от 84 до 106,7
Время прогрева, мин	30

Таблица 3 — Основные технические характеристики

Наименование характеристики	Значение
Типы соединителей для модификаций
— MA2442D, SC7400	N, 50 Ом
— MA2444D	2,92 мм (тип К), 50 Ом
Рабочие условия применения:
— температура окружающего воздуха, °С	от +5 до +50
— относительная влажность воздуха (при температуре до +30 °С), %, не более	85
— атмосферное давление, кПа	от 84 до 106,7
Напряжение питающей сети (для индикаторного блока), В	от 90 до 264
Номинальные значения частоты питающей сети, Г ц
— при напряжении питания от 100 до 264 В	50; 60
— при напряжении питания от 90 до 132 В	400
Потребляемая мощность, ВА, не более	40
Масса, кг, не более
— ML2438A	3
— MA2444D	0,120
— MA2442D, SC7400	0,152
Габаритные размеры (ширинах высотах глубина), мм — ML2438A	213х88х390
— MA2444D	36х26х110
— MA2442D, SC7400	36х26х125

Знак утверждения типа

наносится на переднюю панель индикаторного блока и на боковую сторону преобразователей методом наклейки, а также на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.

Комплектность

Таблица 4 — Комплектность ваттметра поглощаемой мощности ML2Z		138A
Наименование	Обозначение	Количество, шт.
Блок индикаторный	ML2438A	1
Преобразователи поглощаемой мощности	MA2442D	2
Преобразователи поглощаемой мощности	MA2444D	2
Преобразователи поглощаемой мощности	SC7400	2
Сетевой шнур питания	—	1
Руководство по эксплуатации	—	1

Сведения о методах измерений

приведены в эксплуатационном документе — разделе «Описание» руководства по эксплуатации.

Нормативные документы

ГОСТ 22261-94. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия

Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) от 30 декабря 2019 г. № 3461. Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений мощности электромагнитных колебаний в диапазоне частот от 9 кГц до 37,5 ГГц

Техническая документация изготовителя

Схема — ваттметр — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Схема ваттметра состоит из двух цепей: последовательной ( токовой), в которую обычно входят неподвижные катушки, и параллельной, в которую входит рамка с последовательно включенным добавочным сопротивлением. [1]

Схема ваттметра для измерения проходящей мощности коротких и ультракоротких волн, основанная на описанном принципе, изображена на рис. 4.20. Ваттметр состоит из отрезка линии /, волнозое сопротивление W которого разно полно ому сопоотиз-лению фидера, в который этот отрезок будет гключсн. Отрезок линии связан с двумя идентичными линиями 2 и Л, иягружен-ными нп противоположных концах сопротивлениями, равными кол-новому сопротивлению W2 этих линий. [2]

Схема ваттметра для измерения активной мощности в трехфазной системе без нулевого провода приведена на рис. 32 а. При этом условии вращающий момент регистратора пропорционален активной мощности трехфазной системы. [3]

Схема ваттметра калориметрического типа показана на рис. 6.12. Замкнутая водяная система состоит из охлаждаемого радиатора, насоса, водяной нагрузки и соединительных трубопроводов. Водяная нагрузка состоит из волноводной камеры с закрепленным внутри стеклянным конусом, заполненным водой. Вода протекает по замкнутому контуру с определенной скоростью. Форма конуса выбирается из условий полного поглощения энергии водяной нагрузкой. Конструктивно волноводная камера и водяная нагрузка выполняются в виде отдельного блока, называемого насадкой. Насадка к исследуемому генератору присоединяется с помощью волноводного перехода. Обычно приборы комплектуются набором волноводных переходов. Термопары, входящие в его состав, включены так, что развиваемые в них ЭДС направлены навстречу. [4]

Блок-схема лампового ваттметра, построенного на принципе умножения. [5]

Основой схемы ваттметра является умножитель, собранный на двух парах смесительных ламп, соединенных двутактно. Прерывание измеряемого напряжения с частотой 10 гц обеспечивает стабильность и снижает погрешности за счет нелинейности характеристик ламп. [6]

Погрешность от нелинейности перемножающего устройства на эффекте Холла. [7]

При составлении схемы ваттметра переменного тока необходимо иметь в — виду, что не только амплитуды управляющих величин должны быть пропорциональны току и напряжению контролируемой цепи, но и фазовый сдвиг между управляющими величинами должен быть тем же самым, что и между напряжением и током нагрузки. [8]

Если в установке имеется переключатель схем ваттметров, то переключатель должен иметь соответствующую маркировку. Для проверки правильности маркировки на зажимы, предназначенные для поверяемых счетчиков, включают образцовые ваттметры по схеме, соответствующей проверяемой позиции переключателя схем, и сравнивают показания встроенных в установку ваттметров с показаниями ваттметров, включенных на зажимы установки, предназначенные для поверяемых счетчиков. Показания ваттметров сравнивают при нагрузках по току не менее 50 % номинальной. [9]

Структурная схема аналогового перемножителя сигналов. [10]

При использовании перемножителей сигналов в схемах ваттметров достаточно в качестве выходного каскада включить низкочастотный фильтр. [11]

Схема электронного ваттметра на диодах. [12]

На рис. 9 — 7 приведена схема ваттметра, использующего квадратичные участки сеточных характеристик ваккуумных триодов. [13]

Схема ферродинамического ваттметра типа Д-539. [14]

На рис. 11 — 16 дана схема ваттметра типа Д539 завода Точэлектроприбор для постоянного и переменного тока частоты 45 — 65 — 500 гц. [15]

Страницы: 1 2

Базовый анализ цепи переменного тока с данными ваттметра

Итак, у нас есть следующая схема:

^{имитация этой цепи – Схема создана с помощью CircuitLab}

Реальная входная мощность определяется как:

$$\text{P }_\text{i}:=\text{V}_{\text{i}\space\text{|}\space\text{rms}}\text{I}_{\text{i}\space \text{|}\space\text{rms}}\cos\left(\varphi_\text{i}\right)\tag1$$

Теперь мы знаем, что:

$$\text{I} _{\text{i}\space\text{|}\space\text{rms}}=\frac{\text{V}_{\text{i}\space\text{|}\space\text{ rms}}}{\left|\underline{\text{Z}}_{\space\text{i}}\right|}\tag2$$
$$\varphi_\text{i}=\arg\left(\underline{\text{Z}}_{\space\text{i}}\right)\tag3$$ Где \$\arg\left(\cdot\right)\$ — главное значение сложного аргумента.
$$\underline{\text{Z}}_{\space\text{i}}=\left(\text{R}_1+\text{j}\omega\text{L}\right)\space\ текст{||}\space\left(\text{R}_2+\frac{1}{\text{j}\omega\text{C}}\right)=\frac{\left(\text{R}) _1+\text{j}\omega\text{L}\right)\left(\text{R}_2+\frac{1}{\text{j}\omega\text{C}}\right)}{\ text{R}_1+\text{j}\omega\text{L}+\text{R}_2+\frac{1}{\text{j}\omega\text{C}}}\tag4$$ Где \$\alpha\space\text{||}\space\beta:=\frac{\alpha\beta}{\alpha+\beta}\$. 92-\text{L}\right)=0\tag6$$
Используя \$(1)\$, \$(2)\$ и \$(5)\$ мы можем увидеть, что:
\ начать {уравнение} \начать{разделить} \text{P}_\text{i}&=\text{V}_{\text{i}\space\text{|}\space\text{rms}}\cdot\text{I}_{\ text{i}\space\text{|}\space\text{rms}}\cdot\underbrace{\cos\left(\varphi_\text{i}\right)}_{=\space1}\\ \\ & = \ text {V} _ {\ text {i} \ space \ text {|} \ space \ text {rms}} \ cdot \ frac {\ text {V} _ {\ text {i} \ space \ text {|}\space\text{rms}}}{\left|\underline{\text{Z}}_{\space\text{i}}\right|}\\ \\ &=\frac{\text{V}_{\text{i}\space\text{|}\space\text{rms}}^2}{\left|\underline{\text{Z}}_{ \space\text{i}}\right|}\\ \\ &=\text{V}_{\text{i}\space\text{|}\space\text{rms}}^2\cdot\left|\frac{\text{R}_1+\text{j} \omega\text{L}+\text{R}_2+\frac{1}{\text{j}\omega\text{C}}}{\left(\text{R}_1+\text{j}\ omega\text{L}\right)\left(\text{R}_2+\frac{1}{\text{j}\omega\text{C}}\right)}\right|\\ \\ &=\text{V}_{\text{i}\space\text{|}\space\text{rms}}^2\cdot\frac{\left|\text{R}_1+\text{j} \omega\text{L}+\text{R}_2+\frac{1}{\text{j}\omega\text{C}}\right|}{\left|\text{R}_1+\text{ j}\omega\text{L}\right|\cdot\left|\text{R}_2+\frac{1}{\text{j}\omega\text{C}}\right|}\\ \\ &=\text{V}_{\text{i}\space\text{|}\space\text{rms}}^2\cdot\frac{\sqrt{\left(\text{R}_1+\text {R}_2\right)^2+\left(\omega\text{L}-\frac{1}{\omega\text{C}}\right)^2}}{\sqrt{\text{R }_1^2+\left(\omega\text{L}\right)^2}\cdot\sqrt{\text{R}_2^2+\left(-\frac{1}{\omega\text{ С}}\справа)^2}}\\ \\ &=\text{V}_{\text{i}\space\text{|}\space\text{rms}}^2\cdot\frac{\sqrt{\left(\text{R}_1+\text {R}_2\right)^2+\left(\omega\text{L}-\frac{1}{\omega\text{C}}\right)^2}}{\sqrt{\text{R }_1^2+\left(\omega\text{L}\right)^2}\cdot\sqrt{\text{R}_2^2+\left(\frac{1}{\omega\text{C }}\справа)^2}} \end{split}\tag7 \end{уравнение}
Среднеквадратичное значение напряжения по \$\text{R}_2\$ определяется по формуле:
\begin{equation} \начать{разделить} \text{V}_{\text{R}_2\space\text{|}\space\text{rms}}&=\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot\text{R}_2 \cdot\left|\underline{\text{I}}_{\space\text{R}_2}\right|\\ \\ &=\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot\text{R}_2\cdot\left|\frac{\underline{\text{V}}_{\space\text{i}}} {\ underline {\ text {Z}} _ {\ space \ frac {1} {\ text {j} \ omega \ text {C}} + \ text {R} _2}} \ right | \\ \\ &=\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot\text{R}_2\cdot\frac{\left|\underline{\text{V}}_{\space\text{i}}\ вправо |} {\ влево | \ underline {\ text {Z}} _ {\ space \ frac {1} {\ text {j} \ omega \ text {C}} + \ text {R} _2} \ right | }\\ \\ &=\underbrace{\frac{\left|\underline{\text{V}}_{\space\text{i}}\right|}{\sqrt{2}}}_{:=\space\text {V} _ {\ text {i} \ space \ text {|} \ space \ text {rms}}} \ cdot \ text {R} _2 \ cdot \ frac {1} {\ left | \ frac {1} {\ текст {j} \ омега \ текст {C}} + \ текст {R} _2 \ справа |} \\ \\ & = \ text {V} _ {\ text {i} \ space \ text {|} \ space \ text {rms}} \ cdot \ text {R} _2 \ cdot \ frac {1} {\ sqrt {\ text {R}_2^2+\left(-\frac{1}{\omega\text{C}}\right)^2}}\\ \\ & = \ frac {\ text {V} _ {\ text {i} \ space \ text {|} \ space \ text {rms}} \ text {R} _2} {\ sqrt {\ text {R} _2 ^ 2+\left(-\frac{1}{\omega\text{C}}\right)^2}}\\ \\ & = \ frac {\ text {V} _ {\ text {i} \ space \ text {|} \ space \ text {rms}} \ text {R} _2} {\ sqrt {\ text {R} _2 ^ 2+\влево(\frac{1}{\omega\text{C}}\right)^2}} \end{split}\tag8 \end{уравнение}
Чтобы удовлетворить тот факт, что напряжение между катушкой и вторым резистором равно нулю, нам нужно установить амплитуду и аргумент этих напряжений равными друг другу. Итак, сначала найдем амплитуду напряжения на катушке:
\begin{equation} \начать{разделить} \text{V}_{\text{L}\space\text{|}\space\text{rms}}&=\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot\left|\text{j }\omega\text{L}\right|\cdot\left|\underline{\text{I}}_{\space\text{L}}\right|\\ \\ &=\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot\left|\text{j}\omega\text{L}\right|\cdot\left|\frac{\underline{\text{V} }_{\space\text{i}}}{\underline{\text{Z}}_{\space\text{R}_1+\text{j}\omega\text{L}}}\right|\ \ \\ &=\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot\left|\text{j}\omega\text{L}\right|\cdot\frac{\left|\underline{\text{V} }_{\space\text{i}}\right|}{\left|\underline{\text{Z}}_{\space\text{R}_1+\text{j}\omega\text{L} }\справа|}\\ \\ &=\underbrace{\frac{\left|\underline{\text{V}}_{\space\text{i}}\right|}{\sqrt{2}}}_{:=\space\text {V}_{\text{i}\space\text{|}\space\text{rms}}}\cdot\left|\text{j}\omega\text{L}\right|\cdot\frac {1}{\left|\text{R}_1+\text{j}\omega\text{L}\right|}\\ \\ & = \ text {V} _ {\ text {i} \ space \ text {|} \ space \ text {rms}} \ cdot \ omega \ text {L} \ cdot \ frac {1} {\ sqrt {\ текст{R}_1^2+\влево(\omega\текст{L}\вправо)^2}}\\ \\ & = \ frac {\ text {V} _ {\ text {i} \ space \ text {|} \ space \ text {rms}} \ omega \ text {L}} {\ sqrt {\ text {R} _1 ^2+\влево(\омега\текст{L}\вправо)^2}} \end{split}\tag92}\tag{10}$$
И для аргументов получаем:
\begin{equation} \начать{разделить} \arg\left(\underline{\text{V}}_{\space\text{L}}\right)&=\arg\left(\underline{\text{V}}_{\space\text{ R}_2}\right)\space\Longleftrightarrow\\ \\ \arg\left(\underline{\text{I}}_{\space\text{L}}\cdot\text{j}\omega\text{L}\right)&=\arg\left(\underline {\ text{I}} _ {\space\text{R}_2}\cdot\text{R}_2\right)\space\Longleftrightarrow\\ \\ \arg\left(\underline{\text{I}}_{\space\text{L}}\right)+\arg\left(\text{j}\omega\text{L}\right)&= \arg\left(\underline{\text{I}}_{\space\text{R}_2}\right)+\arg\left(\text{R}_2\right)\space\Longleftrightarrow\\ \\ \ arg \ left (\ frac {\ underline {\ text {V}} _ {\ space \ text {i}}} {\ underline {\ text {Z}} _ {\ space \ text {R} _1+ \ text {j}\omega\text{L}}}\right)+\frac{\pi}{2}&=\arg\left(\frac{\underline{\text{V}}_{\space\text {i}}}{\underline{\text{Z}}_{\space\frac{1}{\text{j}\omega\text{C}}+\text{R}_2}}\right) \space\длинная левая правая стрелка\\ \\ \arg\left(\underline{\text{V}}_{\space\text{i}}\right)-\arg\left(\underline{\text{Z}}_{\space\text{R }_1+\text{j}\omega\text{L}}\right)+\frac{\pi}{2}&=\arg\left(\underline{\text{V}}_{\space\text {i}}\right)-\arg\left(\underline{\text{Z}}_{\space\frac{1}{\text{j}\omega\text{C}}+\text{R }_2}\вправо)\пробел\Длинная левая и праваястрелка\\ \\ \frac{\pi}{2}-\arg\left(\text{R}_1+\text{j}\omega\text{L}\right)&=-\arg\left(\frac{1}{ \text{j}\omega\text{C}}+\text{R}_2\right)\space\Longleftrightarrow\\ \\ \ arctan \ left (\ frac {\ omega \ text {L}} {\ text {R}_1} \ right) — \ frac {\ pi} {2} & = \ frac {3 \ pi} {2} + \arctan\left(\frac{\text{R}_2}{\frac{1}{\omega\text{C}}}\right)\space\Longleftrightarrow\\ \\ \ arctan \ left (\ frac {\ omega \ text {L}} {\ text {R}_1} \ right) — \ frac {\ pi} {2} & = \ frac {3 \ pi} {2} + \arctan\left(\omega\text{C}\text{R}_2\right)\space\Longleftrightarrow\\ \\ \ arctan \ left (\ frac {\ omega \ text {L}} {\ text {R} _1} \ right) — \ frac {\ pi} {2} +2 \ pi & = \ frac {3 \ pi} { 2}+\arctan\left(\omega\text{C}\text{R}_2\right)\space\Longleftrightarrow\\ \\ \ arctan \ left (\ frac {\ omega \ text {L}} {\ text {R}_1} \ right) + \ frac {3 \ pi} {2} & = \ frac {3 \ pi} {2} +\arctan\left(\omega\text{C}\text{R}_2\right)\space\Longleftrightarrow\\ \\ \arctan\left(\frac{\omega\text{L}}{\text{R}_1}\right)&=\arctan\left(\omega\text{C}\text{R}_2\right) \space\длинная левая правая стрелка\\ \\ \frac{\omega\text{L}}{\text{R}_1}&=\omega\text{C}\text{R}_2\space\Longleftrightarrow\\ \\ \frac{\text{L}}{\text{R}_1}&=\text{C}\text{R}_2 \конец{разделить}\тег{11} \end{уравнение}
Теперь я написал некоторый код Mathematica для решения этого вопроса, используя приведенные выше уравнения, и нашел:
$$\text{C}=\frac{7}{8550 \sqrt{11}}\приблизительно0. 2), L/R1 == c*R2, c > 0 && L > 0 && R1 > 0 && R2 > 0}, {c, L, R1, R2}]] Out[1]={{c -> 7/(8550 Sqrt[11]), L -> 63/(950 кв.[11]), 1 ряд -> 9, 2 ряд -> 9}} В[2]:=N[%1] Out[2]={{c -> 0,000246851, L -> 0,019995, R1 -> 9., R2 -> 9.}}
RF Измеритель мощности, линейный ваттметр » Electronics Notes
Линейные ваттметры или измерители мощности способны измерять ВЧ-мощность, передаваемую от источника к нагрузке, измеряя мощность, протекающую в фидере.
Измеритель мощности ВЧ и СВЧ Включает:
Измеритель мощности ВЧ PEP, средняя и мощность импульса Методы измерения мощности Встроенный измеритель мощности Измерители и датчики мощности поглощения
Линейные ВЧ-измерители мощности или ваттметры подключаются к фидерной линии и могут измерять мощность, протекающую от источника к нагрузке, а также в обратном направлении.
Во встроенных ваттметрах или измерителях мощности используется направленный ответвитель для подачи небольшого количества энергии из фидера в сам датчик.
Большим преимуществом встроенных ВЧ-ваттметров является то, что они могут измерять мощность, пока она подается на нагрузку, т. е. их можно использовать для тестирования работающей системы. Измерители потребляемой мощности формируют нагрузку, и мощность не может быть передана другой нагрузке.
Одним из знаковых встроенных ВЧ-ваттметров является ваттметр Bird 43 Thruline®, который используется уже много лет и до сих пор широко используется.
Знаменитый ваттметр Bird 43 Thuline®
Концепция линейного ваттметра
Встроенный ВЧ-ваттметр основан на использовании направленного ответвителя. Это элемент ВЧ-цепи, который передает небольшое количество мощности, протекающей по фидеру, во вторичную цепь, которая используется для измерения мощности в фидере. Количество энергии во вторичной цепи невелико и не приводит к чрезмерным потерям.
С помощью этого метода можно отдельно определять мощность, текущую в любом направлении, т. е. прямую мощность и обратную мощность, которая отражается от нагрузки из-за рассогласования и т. д. Таким образом, встроенный ваттметр можно использовать для измерения КСВН, напряжения Коэффициент стоячей волны в фидере.
Простая схема направленного ответвителя, которую можно использовать для измерения мощности в линии
Схема представляет собой очень простую форму направленного ответвителя и иллюстрирует основную концепцию. В точных встроенных измерителях мощности используется больше компонентов, что позволяет получать более точные результаты в более широкой полосе частот.
В схеме передатчик и нагрузка соединены фидером, который соединен с двумя дополнительными короткими линиями внутри встроенного ВЧ-измерителя мощности. На каждой из этих связанных линий есть резистор, используемый для согласования импеданса, и диод — их положение относительно направления потока мощности определяет, измеряется ли мощность в прямом или отраженном направлении.
Диод выпрямляет объединенную мощность, чтобы ее можно было напрямую считать с помощью измерителя, а конденсатор устраняет остаточную радиочастоту.