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5分鐘帶你了解這件功率校準(zhǔn)神器

君鑒科技 ? 2023-07-31 23:46 ? 次閱讀

對(duì)于電子測(cè)試工程師來說,功率計(jì)是一種應(yīng)用非常廣泛的測(cè)試儀器,那么功率計(jì)探頭具體分為哪些類型、其各自有何特點(diǎn)、工作原理又是什么,大家了解多少呢?

今天,我們就來一起學(xué)習(xí)下,功率計(jì)探頭的相關(guān)知識(shí)。

名詞定義

功率計(jì)是測(cè)量信號(hào)功率的儀器,是射頻微波功率測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,常用作其它儀器的功率校準(zhǔn)設(shè)備。功率計(jì)探頭通過USB連接主機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能,完成檢測(cè)信號(hào)和獲取測(cè)試數(shù)據(jù),主機(jī)用來實(shí)現(xiàn)用戶操作和顯示界面及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。功率計(jì)探頭具有數(shù)字化,小型化特點(diǎn),探頭可以完成所有測(cè)試功能以及測(cè)試數(shù)據(jù)的采集。

大家可以在君鑒科技旗下測(cè)試儀器信息服務(wù)平臺(tái)“每日E問”中,搜索并查看各種類型的功率計(jì)探頭,并進(jìn)行相互間的對(duì)比。

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具體分類

1.功率探頭類型及原理

1.1分類

根據(jù)探頭采用的技術(shù)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(gè)類別;二極管探頭又分為單通道、多通道和寬帶幾個(gè)類別,二極管探頭通常采用多通道技術(shù)以擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍;二極管探頭根據(jù)不同的視頻帶寬設(shè)計(jì),又細(xì)分為通用探頭、平均功率探頭和寬帶探頭。

1.1.1二極管探頭分類

通用探頭(VBW:100~200kHz)

適用于小功率測(cè)量的幾乎所有測(cè)量場(chǎng)合

可測(cè)量所有類型信號(hào)的平均功率

可測(cè)量μs以上脈沖調(diào)制信號(hào)的峰值功率和時(shí)隙功率

工作頻率上限可達(dá)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(tǒng)中

僅可測(cè)量信號(hào)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(hào)測(cè)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(shí)間和功率參數(shù)

射頻多通道間信號(hào)時(shí)間和功率參數(shù)關(guān)系分析

高速數(shù)據(jù)采樣和記錄

1.1.2熱電探頭

根據(jù)探頭的應(yīng)用場(chǎng)合,熱電探頭測(cè)試準(zhǔn)確度高,功率測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍小,適合射頻微波信號(hào)平均功率的計(jì)量校準(zhǔn);二極管探頭功率測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍大,速度快,適合研發(fā)測(cè)試。

熱電功率探頭測(cè)試信號(hào)的平均功率準(zhǔn)確度最高;

常用作功率計(jì)量校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備;

頻率范圍DC~110GHz或更高;

可測(cè)量所有類型信號(hào)的平均功率;

不能直接測(cè)量寬帶信號(hào)峰值功率;

功率量程范圍較小,通常 -35 ~ 20dBm

1.2原理

1.2.1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(hào)經(jīng)過熱敏電阻的功率被其吸收后溫度升高,電阻值發(fā)生顯著變化,利用電橋測(cè)量電阻值的變化,顯示功率值。

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熱偶功率探頭的核心部件是熱電偶。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路,當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí),回路中將產(chǎn)生溫差電勢(shì),電勢(shì)的大小正比于吸收的高頻功率值,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),又稱為塞貝克(Seebeck)效應(yīng)。利用熱電偶型功率計(jì)中的熱偶結(jié)直接吸收高頻信號(hào)功率,熱結(jié)點(diǎn)溫度升高,產(chǎn)生溫差電勢(shì),電勢(shì)的大小正比于吸收的射頻功率值,進(jìn)行功率測(cè)量。

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

綜合考慮測(cè)試頻率范圍、功率范圍和準(zhǔn)確度,熱電堆是目前最佳熱電功率探頭技術(shù)。

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1.2.2二極管功率探頭

二極管功率探頭采用半導(dǎo)體二極管作為核心元部件,采用平方率檢波,獲得V^2,對(duì)應(yīng)功率值。平方率檢波,就是在小信號(hào)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(cè)量,得出功率測(cè)量值。單一通道量程范圍不夠,通常增設(shè)前端衰減器的通道并行測(cè)量,對(duì)各通道測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行智能判斷和修正,這樣可以實(shí)現(xiàn)超過90dB大動(dòng)態(tài)范圍功率的準(zhǔn)確測(cè)量。

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單一通道量程范圍不夠,通常增設(shè)前端衰減器的通道并行測(cè)量,對(duì)各通道測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行智能判斷和修正,這樣可以實(shí)現(xiàn)超過90dB大動(dòng)態(tài)范圍功率的準(zhǔn)確量。

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2.功率計(jì)探頭選型

2.1平均功率測(cè)試

平均功率的測(cè)試一般采用熱電堆智能探頭。

常見的型號(hào)有:R&SNRP18T(N)、R&SNRP40T(N)等

2.2峰值功率

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

常見的型號(hào)有:R&SNRP-Z81、R&SNRP-Z85

2.3大動(dòng)態(tài)功率范圍測(cè)量

兼顧測(cè)試準(zhǔn)確度和測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍(-70dBm~+23dBm),采用二極管探頭。常見的有:R&SNRP8S(N)、R&SNRP18S(N)等。

——作者 君鑒科技/楊洋

——來源 每日E問eteforum

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