用于精確功率測(cè)量的二極管傳感器技術(shù)

采用一種衰減器可以改善不匹配誤差。在安立的功率計(jì)中，有一種工具容許用戶輸入具有衰減值的表格并應(yīng)用到測(cè)量之中。精密的衰減器能夠被校準(zhǔn)到0.05dB或1.15%。如果采用非精密的衰減器，那么，校準(zhǔn)誤差可能大于你所尋求的對(duì)不匹配的改進(jìn)。

諧波和偽信號(hào)

在功率測(cè)量上的另一個(gè)誤差源就是諧波和偽信號(hào)。平方律傳感器將把其通帶內(nèi)所有信號(hào)的功率疊加。

對(duì)于滿足政府或國(guó)際規(guī)范要求的大多數(shù)已完成的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這些信號(hào)對(duì)測(cè)量的影響是可以忽略的。然而，對(duì)于在不完整系統(tǒng)或子系統(tǒng)的部分上做的測(cè)量，由于沒(méi)有濾波措施，這些信號(hào)可能導(dǎo)致額外誤差。例如，假設(shè)本地振蕩器通過(guò)混頻器泄漏，那么，該頻率成分就僅僅比主信號(hào)低20dB。

傳感器將把兩個(gè)功率疊加在一起，由于存在兩個(gè)信號(hào)，將導(dǎo)致附加的1%誤差。如果我們看另外一個(gè)例子，這次放大器的信號(hào)被壓縮。在這種情形下，諧波輸出可能僅僅比載波小10dB，因此將給讀數(shù)添加額外的10%誤差，這與系統(tǒng)中其它的誤差相比顯得很大。

在多載波測(cè)試的過(guò)程中，這種真實(shí)RMS傳感器的特性具有較大的優(yōu)勢(shì)。如果我們?nèi)蓚€(gè)相距幾MHz的載波，那么峰值電壓將為2V?；?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/二極管">二極管的峰值功率計(jì)然后會(huì)把這個(gè)讀數(shù)讀為4倍功率，而真實(shí)RMS傳感器將正確地把組合信號(hào)識(shí)別為2倍功率。

那么，讓我們看這些誤差對(duì)兩個(gè)測(cè)量情形的影響。在兩種情形下，我們都將假設(shè)信號(hào)源具有1.5的VSWR，并且該信號(hào)的偽輸出是可忽略的。

1. 在+10dBm采用通用傳感器對(duì)2.2GHz WCDMA信號(hào)進(jìn)行測(cè)量；

2. 在+10dBm采用熱傳感器測(cè)量38GHz射頻鏈路；

在這兩種情形下，我們假設(shè)在測(cè)量上的噪聲和零漂移效應(yīng)都是可以忽略的。

表中顯示了疊加在線性和RSS模式中的不確定性。

線性求和假設(shè)最壞情形的誤差總要相加。RSS求和采取這樣的觀點(diǎn)：由于信號(hào)源的誤差源于不同的物理機(jī)制，那么假設(shè)它們?cè)谧顗那闆r下平均起來(lái)不會(huì)疊加就是合理的。

當(dāng)處理非物理相關(guān)的不確定度的總和時(shí)，許多公司和不確定性方案采用了這種方法。如果我們要從這些頻率和功率電平增加我們對(duì)不確定性的了解，那么，最好的辦法是通過(guò)三維圖形來(lái)展示這一點(diǎn)。

對(duì)于不采取平均處理的通用傳感器，該圖顯示了在室溫下不確定性的總和。最壞情形已經(jīng)被疊加上去了。從中可以看到噪聲對(duì)二極管的每一條路徑的影響。利用大小適度的平均處理，在轉(zhuǎn)換點(diǎn)上的噪聲可以被減小到微不足道的水平。在低功率電平上，噪聲是最大的一個(gè)影響因素。

該圖顯示了熱電堆傳感器在其整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)的不確定性表面。在該情形下，信號(hào)源匹配一直固定在1.2，所以由于不匹配引起的不確定性被減小了。不確定性已經(jīng)被當(dāng)作RSS項(xiàng)疊加。在低功率電平上不確定性的增加主要是由零位調(diào)整參數(shù)引起的。這種與頻率相關(guān)的紋波是因在整個(gè)范圍內(nèi)變化的校正因子的不確定性引起的。

2.5%不確定性，在圖上是最低的不確定性，剛好高于+/-0.1dB；而8%的不確定性，在圖中是最大的不確定性，是+0.33/-0.36dB。

本文小結(jié)

利用合適的傳感器技術(shù)，可以對(duì)具有復(fù)雜調(diào)制的信號(hào)進(jìn)行精確的真實(shí)RMS測(cè)量。本文介紹了在測(cè)量功率時(shí)計(jì)算不確定性預(yù)算過(guò)程中需要考慮的各種因素。

在大信號(hào)功率級(jí)，最重要的一個(gè)影響是不匹配，而這可以利用如精密衰減器之類(lèi)的匹配技術(shù)進(jìn)行管理；在低功率級(jí)，最重要的影響是噪聲，而這可以通過(guò)在功率計(jì)上選擇適當(dāng)?shù)钠骄鶙l件來(lái)管理。