功率计是丈量电功率的仪器。搞射频微波的各位亲们比较不生疏,功率计根本上也是和信号源、频谱仪、网络分析仪并行的几个大件之一,当然没有前面几个大哥那么贵重。
图1 功率丈量仪器的组成
功率计分类
一、依照衔接方法分类
射频或微波功率计依照在测验体系中的衔接方法不同,又可分为:终端式和经过式两种。
终端式功率计把功率计探头作为测验体系的终端负载,功率计吸收悉数待测功率,由功率指示器直接读取功率值。因为需求吸收悉数入射功率,终端式功率计常用于测验小信号。
终端式功率计有如下特色:
(1)在常见的射频和微波功率丈量仪器中,终端式功率计的起伏丈量精度是最高的,逾越了频谱仪或许信号分析仪,典型丈量精度能够到达±1.6%.
(2)不能丈量大功率。一般上限为+20dBm,下限为-60dBm左右。
(3)能够丈量各种调制信号的平均功率、峰值功率、突发功率等。
经过式功率计,它是运用某种耦合设备,如定向耦合器、耦合环、探针等从传输的功率中按必定的份额耦合出一部分功率,送入功率计衡量,传输的总功率等于功率计指示值乘以份额系数。经过式功率计的业界前驱是Bird,射频微波的白叟应该都知道。下图便是典型的经过式功率计的原理框图:
图2. 经过式功率计的原理框图
经过式功率计的主要特色;
(1)经过式功率计具有大功率丈量才能。理论上来说,只需传输线能够经过的功率,经过式功率计都能够丈量。所以广电上动辄上千瓦的功率,都是由经过式功率计来丈量的。
(2)经过式功率计很难做到宽带,这是因为里边的定向耦合器的约束。
(3)因为定向耦合器的耦合度存在,经过式功率计不能用于太小的功率丈量。这个和终端式功率计正好各有所长。
二、依照灵敏度和丈量规模分类
射频或微波功率计按灵敏度和丈量规模分类,能够分为测热电阻型功率计、热电偶型功率计、量热式功率计、晶体检波式功率计。
测热电阻型功率计运用热变电阻做功率传感元件。热变电阻值的温度系数较大。被测信号的功率被热变电阻吸收后发生热量,使其本身温度升高,电阻值发生明显改变,运用电阻电桥丈量电阻值的改变,显现功率值。
热电偶型功率计热电偶型功率计中的热偶结直接吸收高频信号功率,结点温度升高,发生温差电势,电势的巨细正比于吸收的高频功率值。这种功率计的丈量精度比较高,一般用于比较准确的功率丈量。
图3 热电偶功率计原理简图
量热式功率计典型的热效应功率计,运用隔热负载吸收高频信号功率,使负载的温度升高,再运用热电偶元件丈量负载的温度改变量,依据发生的热量核算高频功率值。这个根本上咱们实验室里边就见得不多了,多用于校准级的功率基准测验。
晶体检波式功率计晶体二极管检波器将高频信号变换为低频或直流电信号。恰当挑选作业点,使检波器输出信号的起伏正比于高频信号的功率。晶体管检波式功率计因为丈量速度快、精度适中等特色,一直在射频微波的丈量中广为运用。
三、依照被测信号的不同分类
射频或微波功率计按被测信号分类:接连波功率计和脉冲峰值功率计。
图4 峰值功率计原理简图
功率计技术指标以下是射频功率计的典型技术指标:
a) 功率规模确保丈量精度的可测功率最大值和最小值规模。功率计的功率规模决定于功率探头。
b) 最大答应功率探头不被损坏的最大输入功率值,一般指平均功率。在丈量大功率峰值信号时,留意峰值电压不能超过必定值,不然形成电压击穿。运用功率计时肯定不能丈量大于答应功率值的信号,不然会形成功率探头焚毁。
c) 频率规模能确保丈量精度和性能指标的被测信号的频率规模。
d) 丈量精度指功率探头校准修正后的精度。不包括测验体系的失配差错。
e) 安稳性功率计的安稳性取决于功率探头的安稳性和指示器的零漂及噪声搅扰。
f) 呼应时刻也称功率传感元件的时刻常数。一般指功率指示器上升到安稳值的64%所需的时刻。
g) 探头的类型、阻抗选用功率计探头时,功率探头的运用频率、功率规模有必要与被测信号共同,探头传输线的结构和阻抗应与被测传输线彼此匹配。
比方一个典型的功率计的技术参数或许如下:
频率规模 :9KHz~110GHz(取决于传感器)
功率规模 :-70~+44dBm
肯定精度: (对数)±0.02dB ;(线性)±0.5%
相对精度: (对数)±0.04dB ; (线性)±1.0%
对数方法:1.0 ;0.1 ;0.01 和 0.001 dB (默认设置:0.01 dB)
线性方法:1~4位数 (默认设置:3位数)
SWR: 1.06(最大值)
作为信号强度的天平,功率计在射频微波丈量中具有非常重要的效果。现在亲们根本理解了功率计的原理了吧。