基于多通道二極管功率探頭實(shí)現精確功率測量

對于幅度調制信號，積分時(shí)間應當是信號周期的整數倍。如果周期未知或可變，用鐘形曲線(xiàn)乘以積分窗口，精度可以獲得明顯的提高。RS NRP-Z 功率探頭的這項技術(shù)也叫“平滑”。在圖2中，舉例說(shuō)明了設置不同測量時(shí)間對測量精度的影響。

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

對于重復信號，總是需要至少在兩個(gè)積分窗口上測量。這使得探頭硬件能夠在兩個(gè)相鄰測量之間轉換模擬信號的極性。這個(gè)技術(shù)稱(chēng)為“斬波”。它有效地消除了模擬信號處理中，伴隨1/f噪聲影響的偏移電壓。

失配

最后，還有一個(gè)在現實(shí)中往往總是被忽略的主題：失配。

功率探頭和被測設備之間的失配通常對能達到的測量精度有極大影響。功率探頭在出廠(chǎng)前經(jīng)過(guò)校準，因此它總是顯示入射功率的幅度。這個(gè)校準考慮了內部損耗，以及反射功率的幅度。

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

然而，實(shí)際的信號源會(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)分量被疊加在信號源發(fā)射的功率上面，并根據相位角引起測量結果變大或變小。

圖3：功率計顯示入射波(Pi)的功率

由于失配引起的測量誤差可使用下式大致估算：

源(ΓG)或負載(ΓL)的復數反射系數的幅度可根據它們的電壓駐波比(VSWR)計算：

如果功率探頭的VSWR為1.15，當它與VSWR為1.6的被測設備一起使用時(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規定的絕對不確定度。

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，可插入小數值的衰減器

• 使用伽瑪修正得到準確測量結果

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

如果被測設備的復數反射系數已知，也可以在數值上修正測量結果。因為探頭的反射系數在出廠(chǎng)前的參數測量中得到，現在，用戶(hù)所必須做的是確定被測設備的反射系數，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

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

經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，已經(jīng)涌現出大量尺寸小、堅固和高精度的集成功率計產(chǎn)品。尤其是多通道二極管功率探頭在許多應用領(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的調制類(lèi)型無(wú)關(guān)。此外，在所有商用功率計中擁有最大的動(dòng)態(tài)范圍。