[发明专利]大功率阻抗匹配电阻连接器

说明书

本发明属于电学测试应用领域，涉及一种大功率阻抗匹配电阻连接器，包括导体制作的连接器主体，连接器主体设有BNC标准件驳接结构。连接器主体由容器和盖板组成，二者均采用导热性能良好的紫铜材料。所述容器的外表面留有与BNC隔墙插座驳接的螺纹孔，所述盖板的外表面留有与BNC插头驳接的空心螺纹柱。本发明解决了阻抗匹配电阻在大功率测试过程中的电阻阻值漂移甚至烧毁问题，为信号分析类仪器输入接口间的安全、可靠连接提供了物理方法，为大功率信号源输出信号长时间的稳定测试创造了条件。

技术领域

本发明属于电学测试应用领域，涉及一种大功率阻抗匹配电阻连接器，用于实现一种长时间稳定测试大功率信号的仪器输入端接口间安全电连接的方法。

背景技术

在电学领域内，所有的源无论是电源还是信号源，都有输出阻抗。以直流电压源为例，在电路分析中常用一个理想源和一个电阻等效。即等效为电源电动势ε和源内阻r，当直流电压源给负载供电时，电流从直流源的内阻中流过，在直流源内阻上产生电压降，使源端口的输出电压下降。假定直流电压源的负载为R，则流过负载的电流I为：

负载R上得到的电压U为：

从上式可知：负载电阻R越大，负载上获得的电压U也越大。当负载趋于无穷大时，负载上获得的电压接近于电源电动势ε，但负载上得到的功率P很小。

由上式可知：当负载电阻为零或负载电阻无穷大时，电压源输出的功率都趋近于零，只有当r＝R＝R₀时，负载R上的功率消耗最大P＝P_MAX：

也就是只有当负载与源的阻抗匹配时，负载上才能获得源的最大输出功率。在低频电路中，因为信号的波长在100米以上，相对于传输线来说很长，此时的传输线是短线，信号在传输过程中不会发生反射，因此不考虑传输线问题，只考虑源与负载的匹配情况。在高频中，由于微波波长在1米以下，在信号传递过程中极易产生信号反射。因此要求信号源内阻必须与所连接传输线的特性阻抗以及与所接负载阻抗的大小相等相位相同，即实部相等，虚部共轭。使传输线的输入端与输出端处于良好的阻抗匹配状态，避免信号的反射波出现，对原信号产生干扰并造成原信号的能量损失。

当传输线的输入端处于阻抗匹配时，传输线上可以获得信号源输出的最大功率。当传输线的输出端阻抗与负载阻抗处于匹配的情况下，传输线上传输的功率全部被负载吸收。如果信号源输出的功率较大，极易造成终端的阻抗匹配电阻变值或烧毁，难以开展大信号长时间的监测或测量工作。本发明使用时能够连接于测量仪器的输入端口，并设置测量仪器的输入端于高阻状态，使信号源输出的功率大部分被连接器吸收掉，只有极少的能量进入仪器完成测量。

为了实现高效的信号传输，防止信号反射，兼顾设计制作方便，一般规定同轴电缆基带阻抗为50欧姆，频带阻抗为75欧姆。本发明中使用的大功率无感电阻体，均存在外观结构一致且满足上述要求的精确电阻值，可根据需要制成不同规格的阻抗匹配电阻连接器，应用于无感电阻频率特性范围允许的多种测量场合。

在电学电子仪器测量应用领域中，普遍使用50欧姆的特征阻抗开展工作。故主要以50欧姆的阻抗匹配电阻连接器作为范例介绍。

该发明也可以应用在直流电源的纹波测试中。当该连接器接入示波器输入端口时，设置示波器输入端口为高阻状态。因与直流源相连的纹波测试线路只有50欧的阻抗，较大的被测电流在电源输出端与连接器间的电缆上流过，减小了测试时引入环境电磁干扰电流的占比。示波器对电源纹波的测量点位于为阻抗匹配电阻连接器和示波器输入端口的交接处，几乎无外露的采样连接线，保证了电源纹波电压测量的数据质量。尤其当直流电源的输出电压较高(12V以上)时，阻抗匹配电阻连接器的大功率作用发挥的更明显。

发明内容