С увеличением частоты возникают трудности с измерением тока и напряжения. Поэтому в диапазоне 0,001.-37,5 ГГц измерение мощности является одним из распространенных видов измерений. По своему назначению ваттметры, работающие в этом диапазоне, делятся на две подгруппы: ваттметры поглощаемой мощности (МЗ) и ваттметры проходящей мощности (М2).

Ваттметры поглощаемой мощности применяются, когда необходимо измерить мощность в нагрузке, согласованной с линией передачи или источником сигнала. В этом случае в роли нагрузки выступает сам ваттметр. Ваттметры проходящей мощности служат для измерения мощности в линиях передачи, работающих на произвольную нагрузку. В этом случае ваттметр поглощает лишь незначительную часть энергии, проходящей по линии передачи.

По уровню измеряемых мощностей ваттметры делятся на ваттметры малой мощности (до 10 мВт), средней мощности (10 мВт . .10 Вт) и большой мощности (свыше 10 Вт). По точности (по пределу основной приведенной погрешности) ваттметры подразделяются на восемь: классов 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 15.0; 25,0. По измеряемому параметру они делятся на ваттметры средней мощности и ваттметры импульсной мощности.

В диапазоне СВЧ важное значение имеет согласование измерителя мощности с генератором и соединительной линией. При измерении максимальной

мощности, которую можно получить от генератора или усилителя, используется ваттметр поглощаемой мощности. Мощность, поступающая в линию и поглощаемая в нагрузке, зависит от электрической длины линии, т. е. от соотношения между геометрической длиной линии и длиной волны  колебаний, происходящих в линии. В диапазоне СВЧ геометрическая длина линии оказывается соизмеримой с длиной волны.

В случае присоединения нагрузки к генератору через линию передачи, волновое сопротивление которой отличается от полного сопротивления нагрузки, происходит отражение электромагнитной волны от нагрузки (Ротр на рис. 1) и в линии возникают стоячие волны. При измерении мощности падающей волны Рпад, отдаваемой генератором, необходимо обеспечить полное согласование выходного сопротивления исследуемого генератора с линией передачи и с входным сопротивлением ваттметра. Показания ваттметра в этом случае соответствуют выходной мощности генератора

Pw = Рпад

Большинство ваттметров имеет нагрузочные элементы, в которых преобразуется не вся мощность, следовательно,

Pw = ŋ*Рпад

где ŋ— коэффициент преобразования мощности ваттметра; Pw-показания ваттметра.

Если   с   линией   передачи   не   согласована только   нагрузка   ваттметра, падающая мощность, отдаваемая генератором, определяется по формуле

где Кн   —   коэффициент   стоячей   волны   напряжения,   обусловленной отражением от нагрузки ваттметра.

 

Графически эта зависимость показана на рис.2. Из графика видно, что максимальная мощность, поглощаемая в нагрузке, соответствует Кн-1, т. е. случаю согласования.

В общем случае, когда с линией передачи не согласованы ни генератор, ни нагрузка ваттметра, возникают многократные отражения от ваттметра и генератора. При этом падающая мощность, воздействующая на ваттметр, будет зависеть от коэффициентов стоячей волны Кн и Кг которые определяются значениями коэффициентов отражения от нагрузки и от генератора. Если известны Кн и Кг оценивают среднюю мощность:

где Pwl и Pw2 — наибольшие отклонения измеряемой мощности от среднего значения, определяемые из соотношений

Для измерения проходящей мощности ваттметр включается в разрыв линии передачи генератор — нагрузка (рис. 3). При таком включении волны, отраженные от ваттметра проходящей мощности, генератора и нагрузки, могут вызывать значительную погрешность измерений. В отличие от ранее рассмотренного случая, отражения могут возникать от обоих концов ваттметра.