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在射频中怎么完成功率的准确丈量

PA功率分析仪功率单元有两路输入:电流和电压。FPGA和DSP等运算直接获得的测量数据只有电压和电流的ADC直接测量的结果,功率、效率、谐

  PA功率分析仪功率单元有两路输入:电流和电压。FPGADSP等运算直接取得的丈量数据只要电压和电流的ADC直接丈量的成果,功率、功率、谐波等均以电压电流丈量为根底,经过运算取得的成果,如功率便是运用电压和电流直接丈量成果进行的运算。所以电压电流丈量的准确性就显得至关重要,导体的电阻率会随温度改变、器材老化、线路共模/串模搅扰、丈量走线接线方法、电路接线方法等都会影响丈量成果,本文要点解说丈量接线方法、电路接线。

  1.丈量走线接线方法

  1)不规则衔接–最差的接线方法

  图 1、图 2两条丈量线比较涣散,构成很大的环路,当环路中有改变的磁通经过期,依据电磁感应原理,将在环路中发生与磁通相同改变的噪声电压,仪器测到的值不真实。

  

  图 1 电压不规则接线方法

  

  图 2 电流不规则接线方法

  2)一般接线方法—平行走线

  图 3、图 4比较涣散的衔接方法,丈量线构成的环路很小,仅限于连根线之间。

  

   图 3 电压平行走线接线方法

  

  图 4 电流平行走线接线方法

  3)较好的衔接方法—双绞线

  图 5运用双绞线衔接被测信号,与平行走线比较,双绞线把环路细分到每个绞合环,相邻的绞合环对外部磁场发生相反的噪声电压然后抵消掉。

  

  图 5 电压双绞线接线方法

  

  图 6 电流双绞线接线方法

  4)抱负的接线方法—同轴电缆

  图 7、图 8对称的同轴电缆外层导体中心与内导体重合,等效面积为0,因而有很好的磁场屏蔽作用。

  

  图 7 电压同轴电缆接线方法

  

  图 8 电流同轴电缆接线方法

  2.电路衔接接线方法

  功率耗费影响

  运用和负载匹配的接线方法能够下降功率损耗对丈量精度的影响,以下是考虑电源和负载电阻的状况。参阅前期微信文档《功率丈量仪器的“特征阻抗”》中电流表损耗界说

  P=I2Ri

  电压表损耗界说

  P=U2/RV,电压表和电流表内阻乘积平方根暂时称为仪器的“功率特征阻抗”,当负载电阻RL>RP时,电压表损耗大,引荐电流表内接法, 当负载电阻RL

  举例PA5000,电压输入阻抗Rv约2MΩ,电流输入阻抗Ri约100mΩ,电流量程挑选1A,电压量程挑选300V,电压电流功耗函数图 9,此刻Rp=200,当负载电阻RL约大于447.2Ω时,引荐电流表内接,反之外接,示意图图 10。

  

  图 9 电压电流表功率损耗函数图

  

  图 10 内外接断定规范图

  1)电流表外接—丈量较大电流

  将电压丈量回路连到近负载一侧。电流丈量回路测得流经负载的电流IL和流经电压丈量回路的电流IU之和。由于丈量回路电流为IL,所以差错仅为IU,对丈量精度的影响为IU/IL。

  

  图 11 电流表外接图

  2)电流表内接–丈量小电流

  将电流丈量回路接到近负载端。电压丈量回路测得的电压等于负载电压eL和电流表两头的电压eI之和。由于丈量回路电压为eL,差错为eI。对丈量精度的影响为RI/RL 。

  

  图 12 电流表内接

杂散电容的影响

  将仪器的电流输入端子衔接到挨近电源接地电位的一端,能够下降杂散电容对丈量精度的影响。

  电压丈量回路和电流丈量回路内部结构图,如图 13,由于外部机箱与屏蔽盒绝缘,所以存在杂散电容Cs。而差错正是由该杂散电容发生的电流构成的。

  

  图 13 丈量回路内部结构图

  作为举例,将考虑电源的一端和外部机箱接地的状况。

  这种状况下能够考虑2种电流,负载电流IL和经过杂散电容的电流ICs如图 15虚线所示,IL从电流丈量回路流经负载回到电源。如点划线所示,ICs从电流丈量回路流经杂散电容、外部机箱接地回到电源。

  因而,在电流丈量回路即便只丈量IL,得到的也是IL与ICs的和(矢量和),差错仅为ICs。假定施加于Cs的电压是VCs (共模电压),能够经过以下公式求取ICs。由于ICs相位超前电压90°,所以功率因数越小,ICs对丈量精度的影响就越大。ICs= VCs × 2πf × Cs。

  

  图 14 电流输入端子连到挨近电源高端

  

  图 15 杂散电容带来影响

  假如将电流输入端子连到挨近电源地电位的一端,如图 11,电流丈量回路的低端(LO)挨近地电位,VCs约等于零,ICs几乎不流转。这样就下降了对丈量精度的影响。

  电压正反接影响

  1)电压反接

  接地的信号源电压加在屏蔽壳对地电容Cs上,构成额定的走漏电流ICs,在信号源内部和LO测验线阻抗上形成压降。

  

  图 16 电压反接

  2)电压正接

  信号源电压加在屏蔽壳对地%&&&&&%上的电压很小,%&&&&&%s为零,没有额定的走漏电流。

  

  图 17 电压正接

  综上,为了完成准确丈量,丈量走线选用双绞线或许同轴电缆,依据实际状况挑选合适的接线方法,电压高端和低端保证不接反。

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