基于多通道二極管功率探頭實(shí)現(xiàn)精確功率測(cè)量

對(duì)于幅度調(diào)制信號(hào)，積分時(shí)間應(yīng)當(dāng)是信號(hào)周期的整數(shù)倍。如果周期未知或可變，用鐘形曲線乘以積分窗口，精度可以獲得明顯的提高。RS NRP-Z 功率探頭的這項(xiàng)技術(shù)也叫“平滑”。在圖2中，舉例說(shuō)明了設(shè)置不同測(cè)量時(shí)間對(duì)測(cè)量精度的影響。

圖2：測(cè)量一個(gè)激活時(shí)隙、突發(fā)功率0 dBm的GSM信號(hào)，積分時(shí)間為10ms或準(zhǔn)確周期長(zhǎng)度

對(duì)于重復(fù)信號(hào)，總是需要至少在兩個(gè)積分窗口上測(cè)量。這使得探頭硬件能夠在兩個(gè)相鄰測(cè)量之間轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)的極性。這個(gè)技術(shù)稱為“斬波”。它有效地消除了模擬信號(hào)處理中，伴隨1/f噪聲影響的偏移電壓。

失配

最后，還有一個(gè)在現(xiàn)實(shí)中往往總是被忽略的主題：失配。

功率探頭和被測(cè)設(shè)備之間的失配通常對(duì)能達(dá)到的測(cè)量精度有極大影響。功率探頭在出廠前經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，因此它總是顯示入射功率的幅度。這個(gè)校準(zhǔn)考慮了內(nèi)部損耗，以及反射功率的幅度。

如果連接的信號(hào)源是理想的，由功率探頭反射回去的功率將完全被吸收。在這種情況，顯示的結(jié)果是正確的。

然而，實(shí)際的信號(hào)源會(huì)將反射回來(lái)的功率的一部分再次反射回到功率探頭。這個(gè)分量被疊加在信號(hào)源發(fā)射的功率上面，并根據(jù)相位角引起測(cè)量結(jié)果變大或變小。

圖3：功率計(jì)顯示入射波(Pi)的功率

由于失配引起的測(cè)量誤差可使用下式大致估算：

源(ΓG)或負(fù)載(ΓL)的復(fù)數(shù)反射系數(shù)的幅度可根據(jù)它們的電壓駐波比(VSWR)計(jì)算：

如果功率探頭的VSWR為1.15，當(dāng)它與VSWR為1.6的被測(cè)設(shè)備一起使用時(shí)，由于二者的VSWR失配將引起±0.14 dB或±3.1 %的誤差。這一誤差已經(jīng)高于前面例子中功率探頭指標(biāo)規(guī)定的絕對(duì)不確定度。

有幾種方法可幫助避免這種誤差：

• 使用盡可能匹配的功率探頭

• 優(yōu)化源匹配，如果需要，可插入小數(shù)值的衰減器

• 使用伽瑪修正得到準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果

在最簡(jiǎn)單情況下，可通過(guò)插入3 dB到10 dB的衰減器改善被測(cè)設(shè)備的匹配。僅此將把失配引起的誤差減少到1/2至1/10 。

如果被測(cè)設(shè)備的復(fù)數(shù)反射系數(shù)已知，也可以在數(shù)值上修正測(cè)量結(jié)果。因?yàn)樘筋^的反射系數(shù)在出廠前的參數(shù)測(cè)量中得到，現(xiàn)在，用戶所必須做的是確定被測(cè)設(shè)備的反射系數(shù)，并將其提供給功率探頭, RS NRP-Z功率探頭自動(dòng)完成修正。

小結(jié)

射頻功率精確測(cè)量首先需要選擇正確的測(cè)量?jī)x器。當(dāng)既要求快速又要求精確測(cè)量時(shí)尤其是如此，這是自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境下的現(xiàn)實(shí)情況。

經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，已經(jīng)涌現(xiàn)出大量尺寸小、堅(jiān)固和高精度的集成功率計(jì)產(chǎn)品。尤其是多通道二極管功率探頭在許多應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛使用。它們提供了接近熱耦探頭的精度，并且精度基本上與信號(hào)的調(diào)制類型無(wú)關(guān)。此外，在所有商用功率計(jì)中擁有最大的動(dòng)態(tài)范圍。