1. 關鍵詞（應用技術）

功率計、功率計探頭

2. 摘要

功率計是測量信號功率的儀器，是射頻微波功率測量的標準設備，常用作其它儀器的功率校準設備。功率計探頭通過USB連接主機實現測試功能，完成檢測信號和獲取測試數據，主機用來實現用戶操作和顯示界面及數據存儲。功率計探頭具有數字化，小型化特點，探頭可以完成所有測試功能以及測試數據的采集；

3. 功率探頭類型及原理

3.1分類

根據探頭采用的技術類型，可分為兩大類：熱電探頭和二極管探頭。熱電探頭又分為熱敏、熱偶和熱電堆三個類別；二極管探頭又分為單通道、多通道和寬帶幾個類別，二極管探頭通常采用多通道技術以擴展動態范圍；二極管探頭根據不同的視頻帶寬設計，又細分為通用探頭、平均功率探頭和寬帶探頭。

3.1.1二極管探頭分類

通用探頭（VBW：100~200kHz）

適用于小功率測量的幾乎所有測量場合

可測量所有類型信號的平均功率

可測量μs以上脈沖調制信號的峰值功率和時隙功率

工作頻率上限可達67GHz，下限10MHz

功率量程-70 ~20dBm

通用探頭是多通道二極管探頭，均衡考慮精度、量程和速度

平均值探頭（VBW<200Hz）

常用在EMC系統中

僅可測量信號的平均功率

功率量程-70~20dBm

工作頻率上限不超過18GHz，下限可至9kHz或更低

寬帶(峰值)探頭 (VBW>30MHz)

窄脈沖信號測量的最佳選擇

平均功率量程 -60~20dBm，脈沖峰值功率量程 -35 ~ 20 dBm

脈沖功率分析，包括時間和功率參數

射頻多通道間信號時間和功率參數關系分析

高速數據采樣和記錄

3.1.2熱電探頭

根據探頭的應用場合，熱電探頭測試準確度高，功率測試動態范圍小，適合射頻微波信號平均功率的計量校準；二極管探頭功率測量動態范圍大，速度快，適合研發測試。

熱電功率探頭測試信號的平均功率準確度最高；

常用作功率計量校準標準設備；

頻率范圍DC~110GHz或更高；

可測量所有類型信號的平均功率；

不能直接測量寬帶信號峰值功率；

功率量程范圍較小，通常 -35 ~ 20dBm

3.2原理

3.2.1熱電功率探頭

熱敏功率探頭采用熱敏電阻作為核心元部件，輸入信號經過熱敏電阻的功率被其吸收后溫度升高，電阻值發生顯著變化，利用電橋測量電阻值的變化，顯示功率值。

熱偶功率探頭的核心部件是熱電偶。將兩種不同的導體或半導體連接成閉合回路，當兩個接點處的溫度不同時，回路中將產生溫差電勢，電勢的大小正比于吸收的高頻功率值，這種現象稱為熱電效應，又稱為塞貝克（Seebeck）效應。利用熱電偶型功率計中的熱偶結直接吸收高頻信號功率，熱結點溫度升高，產生溫差電勢，電勢的大小正比于吸收的射頻功率值，進行功率測量。

為了提高熱電偶的靈敏度，可將多個熱電偶串聯起來組成熱電堆；熱電堆的輸出電壓（輸出溫差電動勢）是多個熱電偶的輸出電壓之和。

綜合考慮測試頻率范圍、功率范圍和準確度，熱電堆是目前最佳熱電功率探頭技術。

3.2.2二極管功率探頭

二極管功率探頭采用半導體二極管作為核心元部件，采用平方率檢波，獲得V^2，對應功率值。平方率檢波，就是在小信號范圍（-70dBm~-13dBm），肖特基（schottky）二極管輸出電壓正比于輸入功率，或者說正比于輸入電壓幅度的平方，通過輸出電壓的測量，得出功率測量值。單一通道量程范圍不夠，通常增設前端衰減器的通道并行測量，對各通道測試數據進行智能判斷和修正，這樣可以實現超過90dB大動態范圍功率的準確測量。

單一通道量程范圍不夠，通常增設前端衰減器的通道并行測量，對各通道測試數據進行智能判斷和修正，這樣可以實現超過90dB大動態范圍功率的準確量。

4. 功率計探頭選型

4.1平均功率測試

平均功率的測試一般采用熱電堆智能探頭。

常見的型號有：R&S?NRP18T（N）、R&S?NRP40T（N）等

4.2峰值功率

脈沖調制信號，通常采用峰值功率探頭測試，即是寬帶二極管探頭，視頻帶寬決定其窄脈沖測試能力。

常見的型號有：R&S?NRP-Z81、R&S?NRP-Z85

4.2大動態功率范圍測量

兼顧測試準確度和測量動態范圍（-70dBm~+23dBm），采用二極管探頭。常見的有：R&S?NRP8S（N）、R&S?NRP18S（N）等

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——作者 君鑒科技/楊洋

——來源 每日E問eteforum

審核編輯：湯梓紅