精確產(chǎn)生射頻、微波功率的解決方案

電平控制探頭可以精確產(chǎn)生所需要的信號功率，可用于頻譜儀、接收機等儀器的計量，也可以用于精確的系統增益評估等應用。傳統的校準解決方案都是采用外置功分器并外接功率計的方式來(lái)實(shí)現精確功率的產(chǎn)生。

一、精確控制輸出功率的傳統解決方案

信號源的真實(shí)輸出功率總會(huì )隨著(zhù)時(shí)間、頻率有微小的變化，要使到達被測件的功率盡可能精確，就需要實(shí)時(shí)地對輸出功率進(jìn)行監控和調節，傳統的功率探頭無(wú)法單獨完 成這樣的工作，必須外接功分器來(lái)實(shí)現，如圖1所示，其中UUT為被測單元，如接收機、頻譜儀或者需要精準功率的射頻微波模塊。

圖1. 外接功分器的解決方案

這種方法可以在調節信號源輸出功率的同時(shí)，監控到達UUT的輸入功率，但是由于外接功分器的駐波特性的不理想，對信號源輸出信號的不確定度有影響，對UUT端口的實(shí)際功率無(wú)法精確的控制。

為了精確的控制到達被測單元的功率值，必須在UUT處放置另一臺功率計或功率探頭來(lái)保證精度。測試配置如圖2所示。信號源輸出經(jīng)過(guò)功分器，在一個(gè)端口用探頭 A監測，另一個(gè)端口UUT接收，但需要另一個(gè)探頭B來(lái)保證精度，信號電平精度得到了保證，但是配置和測試過(guò)程復雜，成本高。

圖2. 實(shí)時(shí)監控UUT輸入功率值的測試配置

二、NRP系列功率探頭的優(yōu)勢

傳統的功率測量必須具備功率計主機以及不同頻率和功率測試范圍的功率探頭，才能完成測試，在測試前還需要用一個(gè)0dBm的校準信號進(jìn)行功率計校準。

R&S NRP系列功率探頭采用了全新的智能功率測量技術(shù)，探頭本身就是一臺功率計，探頭后面的連接線(xiàn)僅用來(lái)傳輸測試數據，實(shí)現了功率測量和數據處理的一體化，測 量前只需在探頭空載時(shí)進(jìn)行清零操作，便可開(kāi)始精確的功率測量，可以測量平均功率、時(shí)隙功率、突發(fā)功率等，如果采用NRP-Z81峰值探頭，還可以實(shí)現峰值 功率測量，可測量的最小脈沖分辨率達到了12.5ns，最大帶寬為30MHz。

先進(jìn)的技術(shù)使得NRP系列功率探頭的應用更為方便靈活，典型應用方式為以下三種：
a) 可以直接連接功率計主機，得到功率測試結果；
b) 通過(guò)USB接口與PC相連，使用軟件NRPview或編程實(shí)現功率測量；
c) 連接R&S 公司的信號源、頻譜儀、矢網(wǎng)、接收機等儀器，實(shí)現功率測量。

三、R&S 電平控制探頭的解決方案及應用

R&S NRP-Z28（頻率范圍10MHz~18GHz）、NRP-Z98（頻率范圍9kHz~6GHz）系列電平控制探頭，包括了一個(gè)低反射系數的功分器，和一個(gè)多通道的二極管功率探頭，探頭結構及其工作原理可參見(jiàn)圖3，
射頻輸入信號經(jīng)過(guò)功分器，一路輸出到射頻輸出，另一路到內置的功率探頭內，實(shí)現精確的功率測量，然后測試數據通過(guò)USB接口輸出。

R&S NRP-Z28/Z98系列探頭把功分器和功率探頭很好地結合在一起，減少了外部功分器的連接不便與不確定性因素。同時(shí)，由于NRP系列探頭的測量與數據 處理一體化優(yōu)勢，可以直接將探頭USB輸出連接到SMU200A/SMJ/SMATE/SMA/SMB/SMF等R&S公司的數字、射頻、微波信 號源上?？芍苯釉谛盘栐唇缑嫔贤瓿呻娖降木_測量和調整，確保到達被測單元的功率值的精確性。

圖3. R&S NRP-Z28/Z98 的結構及其工作原理

在 圖4中可以看到，而如果沒(méi)有NRP-Z28/Z98的修正，信號源輸出功率隨著(zhù)頻率變化可能有零點(diǎn)幾dB的偏差（藍色曲線(xiàn)），該偏差由于信號源頻率響應或 端口駐波的影響而產(chǎn)生，無(wú)法滿(mǎn)足精確測量的要求，而采用電平控制探頭可以精確的對信號源頻響和端口駐波的影響進(jìn)行補償，圖中上面的粉紅色曲線(xiàn)是經(jīng)過(guò) NRP-Z28/Z98修正后的電平輸出(粉紅色曲線(xiàn))非常精確穩定。

圖4. 帶電平修正和不帶電平修正的差別

NRP-Z28/Z98與信號源有兩種連接方式，在圖5中，左邊是帶功率計主機的方式，右邊是直接連接信號源的方式，第二種連接更為簡(jiǎn)單方便，可以直接在信號源的屏幕上進(jìn)行精確的電平調節，操作界面如圖6所示。