選擇RF或微波功率傳感器/ 功率計(jì)

USB 傳感器提供新的優(yōu)勢(shì)
與傳統(tǒng)功率計(jì)和傳感器配置相比，當(dāng)前基于USB的功率測(cè)量系統(tǒng)有著某些重要優(yōu)勢(shì)。

成本低——由于USB傳感器直接連接到PC上，因此不要求基本單元。這節(jié)約了成本，由于多個(gè)傳感器可以使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，因此USB 傳感器非常經(jīng)濟(jì)。

尺寸和便攜能力——USB功率傳感器靈活性高，因?yàn)橹亓枯p、體積小。它們可以用于普通功率計(jì)不適合或很麻煩的應(yīng)用中。多個(gè)傳感器可以嵌入自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，或部署在邊遠(yuǎn)地點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)室中，它們體積小，占用的機(jī)架和工作臺(tái)空間少。

集成測(cè)試系統(tǒng)——USB功率傳感器使用提供的電纜和集線器連接到PC上。其一般通過(guò)專用API 或 USBTMC，支持常用的Microsoft 編程環(huán)境?？梢酝ㄟ^(guò)Windows API 控制泰克傳感器，其支持下述語(yǔ)言：C++、C#、LabView和VB.net。所有泰克功率計(jì)都包括樣本代碼、驅(qū)動(dòng)程序、程序員手冊(cè)及為測(cè)試不同功能設(shè)計(jì)的代碼生成器，允許程序員熟悉各種調(diào)用操作。

熟悉的Windows用戶界面——軟件界面是任何基于USB功率計(jì)的關(guān)鍵組成部分。對(duì)USB功率計(jì)陌生的客戶來(lái)說(shuō)，軟件界面對(duì)用戶友好、容易理解非常重要。泰克功率計(jì)包括簡(jiǎn)便易用的軟件套件，其直觀的界面采用專門設(shè)計(jì)，仿真?zhèn)鹘y(tǒng)臺(tái)式儀表，盡可能簡(jiǎn)便地轉(zhuǎn)換到基于USB 的系統(tǒng)。用戶熟悉的工具條和下拉菜單使得大多數(shù)用戶能夠快速上手。

性能——USB 2.0中提供的高傳送速率及廣泛使用的PC的處理能力保證了這些緊湊的功率傳感器的性能滿足或超過(guò)了傳統(tǒng)功率計(jì)的性能。

數(shù)據(jù)采集——由于USB傳感器直接接口PC，因此PC上的數(shù)據(jù)采集是無(wú)縫的。泰克USB功率傳感器提供了兩種不同的數(shù)據(jù)記錄功能，每種功能有不同的用途：

■Data Logger (數(shù)據(jù)記錄程序) - 泰克功率計(jì)應(yīng)用程序內(nèi)的這種功能允許用戶從虛擬前面板中追蹤測(cè)量期間的讀數(shù)。

■High Speed Data Logger (高速數(shù)據(jù)記錄程序) - 泰克作為單獨(dú)的應(yīng)用軟件提供這一功能。這一軟件可以迅速采集原始數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后再使用軟件分析工具進(jìn)行后處理。

兼容其它儀器——USB功率傳感器可以與內(nèi)置計(jì)算能力的其它測(cè)試設(shè)備集成，如信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀和示波器，從而不需要單獨(dú)的PC，降低了成本，節(jié)約實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)空間。泰克PSM 系列功率傳感器目前兼容下述泰克產(chǎn)品：

■示波器
- MSO5000 - DPO5000 - DPO7000
- DPO/DSA/MSO7000 - DSA8300
■頻譜分析儀
- RSA5000 - RSA6000
■任意波形發(fā)生器
- AWG5000 - AWG7000

占空比校正方法

測(cè)量脈沖功率的方法之一是假設(shè)占空比值不變及方形脈沖包絡(luò)。對(duì)方形脈沖(擁有最小的過(guò)沖、陡峭的上升時(shí)間和下降時(shí)間)和精心確定的占空比，把平均功率除以占空比，可以得到脈沖功率。這種方法非常簡(jiǎn)單，可以用于低成本平均功率傳感器，只要知道占空比，且脈沖是方形的，那么就會(huì)提供良好的效果。所有功率計(jì)都包括一個(gè)實(shí)用工具，可以在軟件中指定占空比。這樣，軟件可以根據(jù)已知的占空比計(jì)算脈沖功率。這是在泰克PSM3000功率計(jì)真實(shí)平均功率計(jì)系列和其它僅平均功率傳感器上測(cè)量脈沖功率的唯一方式。但是，在占空比不恒定，脈沖幅度和形狀變化時(shí)，這種方法會(huì)引入誤差。

直接脈沖測(cè)量方法

PSM4000 和PSM5000 可以直接測(cè)量脈沖功率，而不是象CW傳感器使用的占空比方法那樣計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)。脈沖功率測(cè)量在傳感器內(nèi)部在被采樣的功率數(shù)據(jù)上執(zhí)行。功率計(jì)直接測(cè)量脈沖功率，而不是以假設(shè)的占空比為依據(jù)確定測(cè)量數(shù)據(jù)，可以降低脈沖式功率測(cè)量中的不確定度。

峰值功率測(cè)量

除測(cè)量脈沖內(nèi)部包含的平均功率外，峰值功率也是一個(gè)重要參數(shù)。峰值功率是信號(hào)波形中功率最高的點(diǎn)，在脈沖中，通常是上升沿的過(guò)沖，但在發(fā)生明顯振鈴時(shí)可能會(huì)發(fā)生在別的地方。峰值功率測(cè)量是評(píng)估功放輸入上的信號(hào)的重要工具。超出放大器規(guī)范的峰值會(huì)引起失真。雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)出的高峰值功率電平可能會(huì)導(dǎo)致帶外和雜散輻射，可能會(huì)影響其它頻譜使用。
PSM4000和PSM5000結(jié)合使用采樣技術(shù)和信號(hào)處理，準(zhǔn)確地測(cè)量峰值功率和脈沖功率。

實(shí)時(shí)采樣

脈沖測(cè)量和峰值功率測(cè)量的關(guān)鍵在于捕獲脈沖數(shù)據(jù)使用的采樣技術(shù)。如圖1所示，模數(shù)轉(zhuǎn)換器用來(lái)把傳感器檢測(cè)器輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。儀器采樣速度越快(也就是采樣率越高)，時(shí)間分辨率越好，測(cè)量精度越高，捕獲峰值的能力越好。所有功率計(jì)的實(shí)時(shí)采樣率為500 kS/s，這是由轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘速率驅(qū)動(dòng)的。

由于采樣功率包絡(luò)，捕獲準(zhǔn)確峰值的可能性會(huì)隨著記錄變長(zhǎng)而提高。這樣，測(cè)量時(shí)間必須足夠長(zhǎng)，才能捕獲多個(gè)調(diào)制周期。在泰克功率計(jì)上，這通過(guò)調(diào)整平均次數(shù)實(shí)現(xiàn)，延長(zhǎng)了測(cè)量時(shí)間。在平均次數(shù)提高時(shí)，傳感器可以更加可靠準(zhǔn)確地計(jì)算脈沖功率、波峰因數(shù)和占空比。

突發(fā)測(cè)量
突發(fā)信號(hào)，如GSM/Edge及其它TDMA 信號(hào)，都是脈沖式RF波形，其特點(diǎn)是脈寬長(zhǎng)、時(shí)間周期長(zhǎng)。在許多情況下，人們都關(guān)心突發(fā)某個(gè)部分的功率。泰克PSM4000和PSM5000功率計(jì)提供了時(shí)間門突發(fā)測(cè)量功能，允許用戶指定突發(fā)測(cè)量窗口。用戶通過(guò)設(shè)置延遲和掃描時(shí)間，創(chuàng)建這個(gè)窗口，如圖9 所示。然后，傳感器測(cè)量指定門內(nèi)部的平均功率、峰值功率和最小功率。在功率計(jì)中，可以在內(nèi)部或在外部觸發(fā)突發(fā)測(cè)量。自動(dòng)內(nèi)部觸發(fā)為同步測(cè)量提供了一種簡(jiǎn)便的方式。在選擇自動(dòng)觸發(fā)時(shí)，儀器自動(dòng)確定觸發(fā)電平，它對(duì)輸入信號(hào)采樣，檢查數(shù)據(jù)的最大值和最小值，然后在最大值點(diǎn)和最小值點(diǎn)之間設(shè)置觸發(fā)電平。在信號(hào)變化時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)電平也會(huì)相應(yīng)調(diào)整。

檢定RF和微波脈沖——脈沖曲線

在商用蜂窩傳輸分析或脈沖式雷達(dá)等應(yīng)用中，更加詳細(xì)地觀察調(diào)制包絡(luò)可能具有重要價(jià)值。這不僅需要測(cè)量脈沖平均功率和峰值功率，過(guò)沖、上升時(shí)間和下降時(shí)間等指標(biāo)也非常重要。觀察調(diào)制包絡(luò)可以更好地以定性方式分析信號(hào)。泰克PSM5000系列采用等效時(shí)間采樣，提供脈沖包絡(luò)20.8 ns分辨率的時(shí)域視圖，而不要求完善的分析儀(參見(jiàn)第10 頁(yè)等效時(shí)間采樣)。這種脈沖曲線功能在USB 功率傳感器中很少見(jiàn)，是功率計(jì)的特色。

在電子通信中，帶寬是信號(hào)使用的頻率范圍的寬度，是頻率最高的信號(hào)成分與頻率最低的信號(hào)成分之差。類似的，脈沖曲線系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)調(diào)制包絡(luò)中包含的頻率的能力稱為視頻帶寬。視頻帶寬越高，系統(tǒng)就越能測(cè)量更高的頻率成分，上升時(shí)間和下降時(shí)間也就越快。泰克PSM5000系列上的視頻帶寬是10 MHz。

泰克PSM5000系列功率計(jì)標(biāo)配Pulse Profiling(脈沖曲線)應(yīng)用程序(如圖11 所示)，提供了13 種測(cè)量，包括：
■上升時(shí)間 ■下降時(shí)間 ■脈寬 ■脈沖重復(fù)時(shí)間 ■脈沖重復(fù)頻率
■占空比 ■脈沖功率 ■峰值功率 ■平均功率 ■波峰因數(shù)
■過(guò)沖 ■衰落 ■開關(guān)比

泰克Pulse Profiling(脈沖曲線)應(yīng)用程序還可以提供統(tǒng)計(jì)信號(hào)分析功能：
■概率分布函數(shù)(PDF) ■累積分布函數(shù)(CDF) ■互補(bǔ)累積分布函數(shù)(CCDF)
這些統(tǒng)計(jì)工具提供了信號(hào)內(nèi)部發(fā)生的功率電平的概率視圖。

等效時(shí)間采樣

在以可視方式表示信號(hào)包絡(luò)時(shí)，儀表的采樣率越快，其顯示信號(hào)特點(diǎn)的準(zhǔn)確度越高。對(duì)重復(fù)的脈沖式信號(hào)，傳感器可以使用等效時(shí)間采樣，以快得多的速率高效采樣，可以以更高的保真度重建信號(hào)包絡(luò)。等效時(shí)間采樣技術(shù)使用從完全相同的重復(fù)波形中獲得的一串樣點(diǎn)創(chuàng)建代表性波形。它允許傳感器準(zhǔn)確地捕獲頻率成分高于傳感器實(shí)時(shí)采樣率的信號(hào)，但是，信號(hào)必須是重復(fù)的。在使用Pulse Profiling(脈沖曲線)軟件時(shí)，泰克PSM5000系列功率計(jì)通過(guò)在多個(gè)觸發(fā)中采集必要數(shù)量的樣點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)48MS/s的等效時(shí)間采樣率。重復(fù)的輸入信號(hào)為等效時(shí)間采樣生成多個(gè)觸發(fā)，允許測(cè)量系統(tǒng)收集重建合成波形圖像所需的一串?dāng)?shù)據(jù)。

總結(jié)

目前市場(chǎng)上有各種RF和微波功率測(cè)量選項(xiàng)。對(duì)基于USB的功率計(jì)，許多傳統(tǒng)功率傳感器/功率計(jì)技術(shù)指標(biāo)仍然適用。然而USB 傳感器/ 功率計(jì)可以幫助簡(jiǎn)化選擇解決方案的苦差，因?yàn)槟恍枰壴谀撑_(tái)主機(jī)上。由于USB 2.0 提供的高傳送速率及廣泛使用的電腦中提供的處理能力，以前要求專用分析儀的這些緊湊儀器中提供了許多新功能。