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比照功率计和功率分析仪

当评估无线手持设备时,在精度和速度方面可编程功率分析仪比传统的功率计有更多优势。(注:下文中提到的功率分析仪和功率计军事指射频范围)

当评价无线手持设备时,在精度和速度方面可编程功率剖析仪比传统的功率计有更多优势。(注:下文中说到的功率剖析仪和功率计军事指射频规模)

功率计一般被以为是为移动电话出产测验,因为他们可以快速地丈量峰值功率,均匀功率和峰值 – 均匀比。可是,RF功率计具有必定的缺点,阻碍了精确的无线手机测验。例如,RF功率计不能辨认在频谱中的一个设备发送它的力气。正因为如此,手机或许经过电源测验用功率计,但在过错的频率传输,或遭到过度的虚伪的传输。走运的是,频域剖析,频谱剖析仪和RF功率剖析仪可以战胜这些约束。的RF功率剖析仪供给电源和传输频率的信息,而且还可以战胜过错的读数与RF功率米有限的视频带宽。

功率计常常用于手机出产测验,因为它能快速的丈量峰值功率,均匀功率,峰均比。可是功率计的天然生成缺点将约束其在手持设备测验方面的精度。比方说,因为这个原因功率计无法辨认一个设备在其频谱的何处发射功率,用功率计测验的话,手机可以经过功率测验,但手机或许在过错的频率上发射或承受过大的杂散辐射而。走运的是,在频谱剖析仪和RF功率剖析仪上履行的频域剖析可以战胜这些限制。功率剖析仪供给了功率和发射频率的信息,也可以战胜因为功率计有限视频带宽而引起的的过错读数。

在出产中,每一个移动电话查看载波频率,主信道功率,相邻信道功率,及备用信道功率。一般状况下,RF功率计,频谱剖析仪,射频功率剖析仪等仪器,用于这样的测验,但这些东西的才干和成果可以有很大的不同。为了最大极限地进步吞吐量和精度丈量,这些丈量东西的取舍应予以考虑。

在出产中,每部手机都要查看载波频率,主信道功率,ACP,替换信道功率。一般用到的仪器有功率计,频谱剖析仪,功率剖析仪,可是这些仪器的功用和测验成果差异却非常大。为了最大化吞吐量和精度,要考虑这些仪器之间的平衡。

射频功率计用于不只在双向无线电体系,播送体系,和雷达/卫星体系,用于丈量功率电平,但用于校准其他丈量仪器和探针。不幸的是,RF功率计规划的宽带频率掩盖,而且不能确认相关联与功率读数或测得的功率是否是恰当的带宽内的载波频率。一般状况下,频谱剖析仪,还需求进行这些测定。

功率计不只用来测验无线电体系,播送体系,雷达/卫星体系的功率等级,还用来校对其它测验设备和探头。不幸的是,功率计被规划成宽带仪器,不能确认功率读数的载波频率或许在或其是否正确的带宽内。一般频谱剖析仪被用来做出这些判别。

RF功率计基本上是一个未调谐的射频传感器或检测器,其次由组成的直流或沟通-直流(AC-DC)扩大级和模仿-数字转换器(ADC)的阶段(图1)的信号处理电路。它被规划来丈量RF功率,包含峰值功率,均匀功率,和峰均功率比。它不丈量频率,频率信息会丢掉,因为一切的信号处理开端之前。在某些方面,尽管这是一个缺点,没有调谐丈量所需。假如输入信号是检测器的频率规模中的任何方位,仪器会作出有用的功率丈量。

一般功率计的信号链路如图1所示,由一个未调谐的射频传感器或检测器,后边是包含DC或许AC-DC扩大环节和ADC环节组成的信号处理电路。它被规划用于功率丈量,包含峰值功率,均匀功率,峰均功率比。不能用来丈量频率,在信号处理之前一切的频率信息都将丢掉。但这也有一些优点,丈量无需调谐。只需输入信号落在检测器的频率规模内,则功率计就能给出精确的的功率。

RF功率计丈量的输入信号,在时域中。稳定起伏的一个输入载波会发生一个直流输出,而任何振幅改变将在输出中被再现,作为仪器呼应所述输入信号的包络线。正因为如此,该仪器的视频带宽是峰值检测时丈量的要求的一个重要特性。

功率计是时域丈量仪器,输入信号的稳定幅值会发生一个DC输出,任何幅值的改变都会发生输出。功率计只对信号的包络发生呼应,为此功率计的视频带宽关于峰值丈量是非常重要的。
的测验仪器的视频带宽,在最简略的术语,是它可以盯梢的速度有多快,峰值包络功率丈量的信号的改变的指示,而且可以以为一切的调制信号所占用的频率规模。例如,宽带码分多路存取(WCDMA)信号由一个1950-MHz载波3.84 MHz的调制信号调制的,检测后,剩余的信号从0延伸至3.84兆赫。关于一种东西,以正确地处理该信号,检测器下流的一切电路有必要有一个带宽大于3​​.84兆赫(和优选为5兆赫)。一种乐器,更窄的带宽3.84 MHz的WCDMA信号包络的峰值不能依照或捕捉。视频带宽的频率规模是仪器自身可以承受的信号,这是一个痕迹,功率计可以捕捉的调制波形的峰值。

视频带宽,简略来讲,反映了关于峰值功率包络丈量来说,追寻信号改变是怎么的快,并要考虑一切调制信号的占用频率规模。举个比方,WCDMA信号由1950MHz的载波信号和3.84MHz的调制信号组成;经过检测器后,只保留了从0到3.84MHz的信号。关于可以正确处理那些信号的仪器而言,一切检测器之后的电路有必要具有超越3.84MHz的带宽(最好是5MHz)。一个窄带仪器不能跟从或捕捉3.84MHz的WCDMA信号包络的峰值。视频带宽不同于仪器自身承受信号的频率规模;它仅仅功率计有用地捕捉调制波形峰值的指示器。

在所检测到的信号中的时刻改变,可来自几个信号源。最显着的来历是脉冲起伏调制。例如,假如输入信号是脉冲调制为1 MHz,则之后的传感器/检测器的电路带宽将是大于1 MHz的精确丈量的峰值的值,尽管均匀值丈量仍然是精确,较小的视频带宽。

被检测信号的时刻改变可以来自于几个要素。明显的要素是脉冲或起伏调制。举个比方,假如输入信号是1MHz的脉冲调制,传感器/检测器之后的电路带宽则有必要大于1MHz才干保证峰值丈量的精确性,既使带有小视频带宽的均匀值丈量依然是精确的。

视频带宽怎么影响峰值功率丈量和时刻-选通均匀功率measurementsa的,但不均匀的功率鄙人面的示例中所示。两个RF正弦波信号(在800 MHz规模内),其频率1 MHz和不同的巨细等于1表明在图。2:



假定的阻抗是1功率核算便利,这两个信号的功率与时刻(实时功率)表明为式。1:
为了便于功率核算,假定阻抗为1,这两个信号相关于时刻的功率(实时功率)为公式1:

代以v1和v2由正弦波当量,功率随时刻改变的,P(t)的,来自式中的。2,这表明,由两个独自的信号的功率P(t)的(V1,V2)和产品的两个信号的振幅的两倍:
用平等的正弦波替代v1和v2,相关于时刻的功率P(t),则为公式2,它表明晰P(t)包含了v1,v2两个独立信号和两倍于两个信号起伏。

式(3)经过施加三角identitiesb入式揣度。2。等价地,P(t)的由一个DC信号和4个频率重量,这是2F1,的2f2,为f1 + f2的,和f1 – f2时,分别为:
公式3是由三角运算导入公式2得出,同理,P(t)包好了直流信号和4个频率成分,分别是2f1,2f2,f1+f2,f1-f2。

的均匀功率被界说,并核算从
均匀功率可以由下式界说和核算得出

这是式的DC重量。3。
这是公式的直流成分。
由方程。图3和4中,峰值功率取决于一切组件上,而均匀的功率取决于DC重量只。假如功率计和功率传感器具有1-MHz视频带宽,它将作为一个典型的低通滤波器与一个3分贝滚降点在1 MHz。方面的功率包络,组件2F1的2f2,为f1 + f2,过滤,留下的DC偏移和| F1 – F2 | = 1 MHz的周期信号,如式中看到。3。假如视频带宽大于1 MHz,峰值是2。可是,| F1 – F2 |术语是衰减在一半(3分贝)因为在1 MHz的3分贝滚降。这将导致一个峰 – 的均匀ratio.c视频带宽影响的功率包络的峰的丈量的1.24-dB的差错,但没有影响的均匀功率丈量。
– F2 | = 1 MHz时的周期信号,如公式3所示。假如视频带宽大于1MHz的,峰值则为2。可是| F1 –
更宽的视频带宽总是较窄的一个优选的,可是这不是的状况下,这或许会导致的形象。原因之一是,仪器的更大的视频带宽,其动态规模,以及更大的线性改变越小。举例来说,视频带宽为5MHz,将得到的动态规模为-32至+20 dBm,而300-kHz带宽将得到的动态规模为-42至+20 dBm。
这将会导致宽的视频带宽总是比窄的要好的形象,但现实并非如此。首要,越大的视频带宽,动态规模就越小和线性差错则越大。举个比方,5MHz的视频带宽的动态规模是-32~20dBm,而300kHz带宽给出的动态规模为-42~20dBm。
在一般状况下,仪器的视频带宽应等于托德或大于输入信号的调制带宽,表1中列出了不同的无线规范的主张的视频带宽。例如,一个cdmaOne的信号具有1.23 MHz的调制带宽,和主张的视频带宽为1.5 MHz。关于多个信号类型,它或许是要考虑多个传感器。
一般,视频带宽应该等于或大于输入信号调制带宽。表1列出了关于不同无线规范引荐的视频带宽。举个比方,CDMAone信号具有1.23MHz的调制带宽,引荐的视频带宽则为1.5MHz。关于多种信号类型,应考虑多种传感器。
表1:视频带宽和无线规范视频带宽的无线规范
300 kHz的NADC,GSM,GPRS,EDGE
1.5兆赫的cdmaOne,CDMA2000 1X
5 MHz的WCDMA,CDMA2000 3X
RF功率计有一个首要的缺点:它不能丈量的频率,所以它或许会给出一个“认可”评级为有缺点的的移动电话,如鄙人面的两个比方。
功率计的一个首要缺点是:不能丈量频率,因而它会对一个有缺点的手机给出“经过”,就像下面的两个比方。
在第一个比方中,两个手机发送相同的RF功率,与图中所示的频谱。3。好电话具有其内的传输信道的功率,而缺点电话机的输出是在传输信道和半外侧,或许是因为一个坏的调制器或功率扩大器的一半。将得到相同的功率计读数为电话。
例1,2个手机发射相同的功率,频谱如图3所示。好手机的功率在发射通道内,而坏手机的发射功率一半在通道内一半在通道外,或许是因为坏的调制器或功放引起。但功率计会给出相同的读数。

在第二个比方(图4),有缺点的手机发送的信号与恰当的功率电平,并与恰当的频谱,但在一个不正确的频率,因为有缺点的振荡器电路。再次,RF功率计不能检测到过错。
例2(图4),因为坏的振荡器电路,坏手机在功率和频谱正确而频率过错下发射一个信号,。功率计再一次的没检测到过错。

为中心的RF信号不管在哪里,功率计读取相同的总均匀功率值(表2)。的RF功率剖析仪被编程为仅在应该被发送的信道,其间所述移动设备读取电源。作为从本来的中心频率偏移的信号,RF功率剖析仪读取低功率电平,因为越来越多的信号移位预订的传输信道,满分。
不管射频信号的中心在哪里,功率计都会得到相同的均匀功率读数(表2)。功率剖析仪可操控只读取在信道内的发射功率,假定该手机要发射信号。当信号从原中心频率偏移,信号越来越从设定的发射通道偏移,功率剖析仪的功率电平会越来越低。
的RF功率剖析仪和频谱剖析仪基本上专门的超外差接收机。他们有混频器,本地振荡器,中频链。的本质差异是,被规划用于实验室运用,频谱剖析仪,旨在包括一个非常宽的频率规模内,可规模广泛地调整调谐规模,带宽等它运用一个或更抽象的本地振荡器(图5),而RF功率剖析仪运用的一个或多个固定频率的本地振荡器(LO),一个模仿-数字转换器(ADC),一个数字信号处理器DSP)来提取的主通道上的信息,相邻信道的上部和下部,与上部和下部替换信道(图6)。
功率剖析仪和频谱剖析仪都本质上都是超外差接收机。由混频器,本振,中频组成。差异在于频谱剖析仪被规划成是实验室运用,规划成是带有很大可调规模和带宽等并掩盖非常大频率规模的仪器。频谱剖析仪运用了1个或多个扫频本振(图5),而功率剖析仪带有1个或多个频点的本振,一个ADC,和一个DSP去剖析主信道,上下附近信道,上下替换信道的信息。
与频谱剖析仪,射频功率剖析仪进行了优化,大批量的出产测验,并具有很宽的动态功率丈量规模。作为一个出产测验仪器,它的意图是在出产过程中的一个作业:移动电话测验。
不同于频谱剖析仪,功率剖析仪被优化成适用于高产量测验和带有非常大的动态功率丈量规模。作为出产测验仪器,它适用于一种作业:手机的出产测验。
指定频段内的射频功率剖析仪来丈量功率的才干,使其可以发现缺点,RF功率计不能。在图3,射频功率剖析仪巨大的RF功率计读数的一半,因为它会丈量频道内的功率。别的,在图如图4所示,RF功率剖析仪将再次得到1的一半读出的RF功率计,因为传送的传送功率的二分之一是指定的频带外。此外,RF功率剖析仪具有载波频率的丈量功用,并会当即检测的关断频率的状况图。4。功率剖析仪可在指定频段丈量的才干使其能发现功率计发现不了的过错。图3中,功率剖析仪给出了功率计一半大的读数,因为它仅测验在指定信道的功率。图4中,功率剖析仪再次给出一半的读数,因为一半的发射功率已处于规划频段之外。别的功率剖析仪具有载波频率丈量功用,它能当即检测到频率闲暇的状况,如图4。
一个高端频谱剖析仪进行丈量的射频功率剖析仪,具有类似的精确性。不幸的是,频谱剖析仪的本钱超越RF功率剖析仪(高达43,000元与16,000元的RF功率剖析仪)。频谱剖析仪也更杂乱的设置,是身体较大,需求更多的时刻来进行丈量。关于开发作业,频谱剖析仪是必不行少的。但关于出产测验,它供给了更多的比需求的丈量才干(及费用)。
高端的频谱剖析仪能以类似的精度替代功率剖析仪。不过,频谱仪价格要比功率剖析仪贵的多(大约是$43,000,而功率剖析仪大约$16,000的)。频谱仪在设置上也要杂乱的多,体形很大,取得丈量成果要花许多时刻。关于研制作业,频谱仪是不行短少的,但关于出产测验,其丈量才干远远超出了需求,造价也更高。
当总发送的RF功率是要害参数在一个双向无线电体系或天线体系,例如,-RF功率计是一个很好的解决方案。可是,当信息的发送频率,还需求在移动电话出产测验,射频功率剖析仪是一个更好的挑选。
在双路无线电体系或天线体系中,发射的总射频功率是要害参数,功率计便是一个非常好的解决方法。但当需求知道发射频率时,比方在手机出产测验中,则功率剖析仪是最佳挑选。
脚注尽管时刻选通的均匀功率是一个类型的均匀功率丈量,它需求一个功率传感器的快速呼应。怎么快速呼应将功率传感器的视频带宽是有限的。
尽管时闸均匀功率是均匀功率丈量的一种类型,但它需求功率传感器的快速反应。其反应速度受限于功率传感器的视频带宽。
bNote,新浪·SINB = 0.5 [COS(A – B) – COS(A + B)],,与cos2A = 1 – 2sin2A这意味着,sin2A =(1 – cos2A)/ 2。
cThere是在1 MHz的衰减,因为峰值功率= 10log(Ppeak / Paverage)的= 2/1 =3.0分贝。可是,在1 MHz,3 dB的衰减与峰值功率=日志(Ppeak / Paverage)的= 1.5 / 1 = 1.76 dB的。
因为峰值功率= 10log(P峰/ P均匀)= 2/1 =3.0分贝,因而在1 MHz的时无衰减。可是,当峰值功率=日志(P峰/ P均匀)= 1.5 / 1 =1.76分贝在1MHz的时具有3分贝的下滑。
D呈现一些功率传感器的视频带宽是传统的3 dB带宽。
有些功率传感器的视频带宽不是传统的3分贝带宽。

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