微波功率量值傳遞的關(guān)鍵是減小失配誤差。功率的量值傳遞方法大致可分為四類。
①交替連接比較法
交替連接比較法:把標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)和被校功率計(jì)交替接到穩(wěn)定的信號(hào)源上進(jìn)行校準(zhǔn)。這種方法的誤差較大,但簡(jiǎn)單易行,在準(zhǔn)確度要求不高的情況下廣泛使用。
②單定向耦合器直接比較法
單定向耦合器直接比較法:利用定向耦合器-功率檢波器組合,提供一個(gè)穩(wěn)幅的低反射系數(shù)的等效信號(hào)源。當(dāng)采用調(diào)配措施后,可使等效信號(hào)源的反射系數(shù)小于0.005,減小失配誤差,然后用功率標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其校準(zhǔn),確定校準(zhǔn)系數(shù)后可作為傳遞標(biāo)準(zhǔn),用來單獨(dú)校準(zhǔn)其他功率計(jì)。這種傳遞標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)信號(hào)頻率為18吉赫時(shí)校準(zhǔn)系數(shù)的準(zhǔn)確度可達(dá)到 ±2%左右。這種方法廣泛用于功率量值傳遞(微波功率國(guó)際比對(duì)就是這樣進(jìn)行的)。
③調(diào)配反射計(jì)法
調(diào)配反射計(jì)法:為了有效地消除失配誤差、提高功率測(cè)量和量值傳遞的準(zhǔn)確度,1960年開始采用反射計(jì)法進(jìn)行功率量值傳遞,利用調(diào)配反射計(jì)技術(shù),有效地將入射波與反射波分開以消除失配誤差。但這種方法復(fù)雜,技術(shù)要求很高。
④ 功率方程法
功率方程法:1969年G.F.恩金提出一種描述和計(jì)算微波系統(tǒng)的“功率方程概念”,用傳輸?shù)膬艄β蔬@一基本實(shí)數(shù)參量替代電路理論中的復(fù)數(shù)行波波幅來分析和計(jì)算微波系統(tǒng),放寬了對(duì)均勻波導(dǎo),特別是對(duì)精密同軸接頭的要求,對(duì)失配誤差的修正提出了一個(gè)確定解,克服了電路理論只能估計(jì)失配誤差極限的缺點(diǎn)。功率方程法采用廣義反射計(jì)技術(shù)的校準(zhǔn)系統(tǒng)。它測(cè)量?jī)蓚€(gè)實(shí)數(shù)的失配因子,對(duì)失配誤差進(jìn)行精確修正,測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)到±0.2%。 解讀詞條背后的知識(shí)
功率測(cè)量的基本方法可分為兩類:一類是直接測(cè)量元、器件的端電壓和通過的電流,通過計(jì)算得出待測(cè)功率,這一類功率計(jì)用于測(cè)量直流或低頻功率;另一類是將電磁能量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的形式,例如熱能、光能等,然后以間接方式測(cè)出功率。這一類功率計(jì)主要應(yīng)用于射頻和微波波段,例如,量熱計(jì)式功率計(jì)、測(cè)熱電阻或變熱電阻功率計(jì)以及光度計(jì)式功率計(jì)等,都是基于能量轉(zhuǎn)換的原理來實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量的。
在直流或低頻段可使用直接按瓦特(W)刻度的瓦特表。在射頻和微波段常采用量熱計(jì)法、測(cè)熱電阻法、微量熱計(jì)法和熱電法、光度計(jì)法等。
將電磁能量轉(zhuǎn)換成熱能來測(cè)量。變換器是感應(yīng)、吸收電磁 能量的負(fù)載,稱為量熱體。負(fù)載吸收功率,使之轉(zhuǎn)換成熱能,從而量熱體溫度上升,檢測(cè)其溫差熱電勢(shì),根據(jù)功率和熱電勢(shì)間的關(guān)系來確定被測(cè)功率。
量熱體有干負(fù)載、流體(水、油等)負(fù)載之分。實(shí)際測(cè)量中常采用替代技術(shù)來校準(zhǔn)溫度測(cè)量裝置,用已知的直流(或低頻)功率來替代被測(cè)射頻或微波功率。量熱式功率計(jì)的工作頻段已達(dá)毫米波段,量程可分別做成大、中、小功率范圍,單個(gè)儀器動(dòng)態(tài)范圍達(dá)30~40分貝,測(cè)量誤差可達(dá)千分之幾。量熱式功率計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、可靠性好、動(dòng)態(tài)范圍大、阻抗匹配好;缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和測(cè)試技術(shù)復(fù)雜,對(duì)環(huán)境溫度和測(cè)試設(shè)備要求苛刻,而且測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)。因它能獲得很高的測(cè)量準(zhǔn)確度,世界各國(guó)都采用它作為國(guó)家功率標(biāo)準(zhǔn)。采用自動(dòng)反饋電路可大大縮短測(cè)試時(shí)間,改善測(cè)量的精密度。
量熱式功率計(jì)可分為替代靜止式和替代流動(dòng)式量熱計(jì),其主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸系統(tǒng)一般到10吉赫(有的可達(dá)18吉赫),波導(dǎo)系統(tǒng)可達(dá)毫米波;量程:靜止式為10毫瓦~1瓦(10瓦),流動(dòng)式量熱計(jì)常用來測(cè)量大功率,例如水負(fù)載量熱計(jì),量程可達(dá)2000瓦;誤差:±3%~±10%;電壓駐波比:1.5左右。靜止量熱計(jì)式功率計(jì),是一種量熱媒質(zhì)靜止不動(dòng)的量熱功率計(jì),它由一個(gè)吸收電磁能量的隔熱負(fù)載和測(cè)量負(fù)載溫升的裝置組成。隔熱負(fù)載與周圍環(huán)境保持完全隔熱,當(dāng)負(fù)載吸收高頻功率時(shí),溫度隨時(shí)間而上升,若測(cè)出負(fù)載在△t時(shí)間內(nèi)的溫升△T,便可求出在該時(shí)間內(nèi)的平均功率。流動(dòng)量熱計(jì)式功率計(jì),是一種量熱媒質(zhì)不斷流動(dòng)的量熱功率計(jì),由在液體中將電磁能量轉(zhuǎn)變成熱能的負(fù)載、使液體循環(huán)流動(dòng)的系統(tǒng)以及測(cè)量循環(huán)液體溫差的裝置組成。流動(dòng)的媒質(zhì)由于吸收負(fù)載傳遞的熱量,在液體出口處的溫度將高于入口處的溫度,測(cè)出溫差△T,便可求出被測(cè)功率。流動(dòng)量熱計(jì)式功率計(jì)通常用于測(cè)量中功率與大功率;而靜止量熱計(jì)式功率計(jì)常用來測(cè)量小功率。測(cè)量精確度約為0.2~5%。
也稱測(cè)輻射熱器法,利用某些對(duì)溫度敏感的電阻元件在吸收電磁能量后阻值變化的特性來測(cè)量功率。常用自動(dòng)平衡電橋的直流或音頻功率來替代測(cè)量射頻或微波功率(圖1)。所用的溫度敏感的電阻元件稱為測(cè)熱電阻,主要有正溫度系數(shù)的鎮(zhèn)流電阻和負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。它適用于測(cè)量小功率,經(jīng)功率標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)后可作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)。用阻抗法定度效率后來測(cè)定功率,準(zhǔn)確度達(dá)±0.5%,有的國(guó)家用它作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。典型的測(cè)熱電阻功率計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸、波導(dǎo)系統(tǒng)為 2.6~40吉赫;量程:10微瓦~10毫瓦;誤差:±(3~5)%;電壓駐波比:1.5左右。
圖中所示為測(cè)熱電阻功率計(jì)原理,RT為熱敏電阻, 它的阻值是溫度的函數(shù)。具有正溫度系數(shù)的稱為測(cè)熱電阻;具有負(fù)溫度系數(shù)的稱為熱變電阻。未加高頻信號(hào)時(shí)RT=R,電橋達(dá)到平衡,電流計(jì)G指示為零。加上高頻信號(hào)時(shí)RT吸收功率,阻值改變,電橋失去平衡,電流計(jì)G偏轉(zhuǎn)。G偏轉(zhuǎn)的大小取決于吸收功率的大小,由此可以通過校準(zhǔn),從電流計(jì)G直接讀出被測(cè)功率。當(dāng)測(cè)量微波波段(分米波、厘米波段等)中、小功率時(shí),常使用由鉍——銻熱電偶和電子電壓表等組成的微波功率計(jì)。
測(cè)熱電阻功率計(jì)是廣泛使用的一種小功率計(jì)。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小,靈敏度高,響應(yīng)時(shí)間快,使用方便;缺點(diǎn)是過載能力差,容易燒毀(主要是鎮(zhèn)流電阻式功率計(jì)),易受環(huán)境溫度影響,寬頻帶阻抗匹配困難。
用測(cè)熱電阻元件作為量熱體,用量熱計(jì)法原理高準(zhǔn)確度確定測(cè)熱電阻座的有效功率,然后用測(cè)熱電阻座配以高準(zhǔn)確度的電橋來單獨(dú)測(cè)量功率。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高,速度快和使用方便。許多國(guó)家都用它建立小功率國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),準(zhǔn)確度達(dá)±(0.2~0.5)%。
借助于熱電元件將電磁能量變?yōu)闊崮懿y(cè)量由于發(fā)熱所形成的 熱電勢(shì),熱電勢(shì)與熱電元件所耗散的射頻與微波功率成正比。熱電元件是耗散射頻或微波能量的負(fù)載,又是將射頻或微波能量轉(zhuǎn)換成直流熱電勢(shì)的熱電偶器件。新型的熱電敏感器和熱電薄膜功率計(jì)已獲得廣泛應(yīng)用。這種功率計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬(50兆赫~26.5吉赫),動(dòng)態(tài)范圍寬(100微瓦~3瓦),低噪聲零點(diǎn)漂移小,靈敏度高(可達(dá)0.1納瓦),響應(yīng)時(shí)間快和數(shù)字顯示等。缺點(diǎn)是過載能力差,容易燒毀,長(zhǎng)期穩(wěn)定性尚待改善。
這些使用熱效應(yīng)法的功率計(jì)與已定度的衰減器或定向耦合器組合起來,可擴(kuò)展功率量程,制成吸收式或通過式中、大功率計(jì)。
隨著電子學(xué)和航天技術(shù)的迅速發(fā)展,脈沖調(diào)制的射頻和微波系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。這類系統(tǒng)的基本參量之一是脈沖峰值功率。脈沖峰值功率是指出現(xiàn)脈沖功率最大值的載波周期內(nèi)的平均功率,而脈沖功率是指在一個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)的平均功率。對(duì)于理想的矩形脈沖,峰值功率等于脈沖功率。測(cè)量脈沖峰值功率的方法主要有:①從測(cè)量出的平均功率計(jì)算脈沖峰值功率;②峰值檢波法;③鎮(zhèn)流電阻積分微分法;④取樣比較法;⑤陷波法。脈沖峰值功率測(cè)量中準(zhǔn)確度較高的是陷波法,主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸系統(tǒng)0.95~2.35吉赫,和4.0~4.4吉赫,波導(dǎo)系統(tǒng)8.2~12.4吉赫;量程:10微瓦~10千瓦;準(zhǔn)確度:同軸系統(tǒng)約±3%,波導(dǎo)系統(tǒng)約為±(4~6)%。此外還出現(xiàn)了帶接口的可程控智能功率計(jì),它可與其他儀器組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
利用特殊白熾燈作為負(fù)載,吸收功率時(shí)此燈燃明,然后再通過光度計(jì)與50Hz市電電源加熱后的發(fā)光亮度進(jìn)行比較,從而測(cè)得被測(cè)功率。此種比較法測(cè)量功率稱為光度計(jì)法。
光度計(jì)法可用于厘米波段,功率測(cè)量范圍從十分之幾到100瓦,測(cè)量精確度約±10%。
功率測(cè)量概述
單位時(shí)間內(nèi)所完成的功稱為功率。功率測(cè)量是指對(duì)元器件或部件所消耗功率的測(cè)定。
通過功率測(cè)量可確定電路的工作效率,也可以確定信號(hào)發(fā)生器的功率、接收機(jī)的靈敏度以及放大器的增益等參數(shù)。
單位時(shí)間內(nèi)所完成的功稱為功率。功率單位"瓦"(W) 表示在 1秒內(nèi)完成1焦耳功所需的功率。實(shí)用中又常用分貝瓦(dBW)表示以1瓦為參考電平來描述功率電平的對(duì)數(shù)式單位;分貝毫瓦(dBm)則表示以1毫瓦為參考電平。如1瓦可記為0分貝瓦或30分貝毫瓦,10微瓦可記為-50分貝瓦或-20分貝毫瓦。在直流或低頻時(shí),常常通過測(cè)量負(fù)載上的電壓U、電流I 和它們之間的相位角φ來代替直接計(jì)算功率:P=UIcosφ
在射頻頻段,大多用電壓來表征電磁能的量,但當(dāng)頻段上升到微波時(shí),在非橫磁波傳輸系統(tǒng)中電壓失去唯一性定義而呈現(xiàn)非單值性,因而又以測(cè)量功率為主?,F(xiàn)代應(yīng)用傳輸橫磁波的同軸線已使頻段擴(kuò)展到18吉赫甚至26.5吉赫以上,為在微波頻段測(cè)量電壓創(chuàng)造了條件,但這并不影響功率測(cè)量在實(shí)際應(yīng)用中的地位。如發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率、微波接收機(jī)的靈敏度、放大器的增益等均以功率電平表征,以功率測(cè)量定標(biāo)。
功率計(jì)可依測(cè)量方式、工作原理、量程大小、被測(cè)信號(hào)形式和傳輸線類型等進(jìn)行分類。根據(jù)功率計(jì)接入傳輸系統(tǒng)的方式可分為吸收(終端)式和通過式功率計(jì)。
吸收式功率計(jì)是作為被測(cè)系統(tǒng)的終端負(fù)載,吸收輸出功率。
通過式功率計(jì)僅吸收被測(cè)系統(tǒng)中的部分采樣功率。功率測(cè)量靠變換器把電磁能量變換成熱、電、力、光等易于測(cè)量的能量。功率計(jì)依所用的變換器可分為熱效應(yīng)功率計(jì)(如量熱式功率計(jì)、測(cè)熱電阻功率計(jì)和熱電式功率計(jì)等)、有質(zhì)功率計(jì)、電子式功率計(jì)(二極管功率計(jì)和霍耳效應(yīng)功率計(jì))、鐵氧體功率計(jì)和量子干涉效應(yīng)功率計(jì)等。根據(jù)測(cè)量的功率量程可分為小功率計(jì)、中功率計(jì)和大功率計(jì)。一般功率量程小于10毫瓦者為小功率計(jì)、10毫瓦至10瓦者為中功率計(jì),大于10瓦的為大功率計(jì),但限量的劃分尚無嚴(yán)格統(tǒng)一的規(guī)定。根據(jù)被測(cè)信號(hào)形式分為連續(xù)波功率計(jì)和脈沖功率計(jì),根據(jù)傳輸線類型分為同軸功率計(jì)和波導(dǎo)功率計(jì)。
功率計(jì)按量程可分為大功率計(jì)(大于10W)、中功率計(jì)(10mW~10W)和小功率計(jì)(小于10mW)。
功率測(cè)量的基本方法可分為兩類:一類是直接測(cè)量元、器件的端電壓和通過的電流,通過計(jì)算得出待測(cè)功率,這一類功率計(jì)用于測(cè)量直流或低頻功率;另一類是將電磁能量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的形式,例如熱能、光能等,然后以間接方式測(cè)出功率。這一類功率計(jì)主要應(yīng)用于射頻和微波波段,例如,量熱計(jì)式功率計(jì)、測(cè)熱電阻或變熱電阻功率計(jì)以及光度計(jì)式功率計(jì)等,都是基于能量轉(zhuǎn)換的原理來實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量的。
在直流或低頻段可使用直接按瓦特(W)刻度的瓦特表。在射頻和微波段常采用量熱計(jì)法、測(cè)熱電阻法、微量熱計(jì)法和熱電法、光度計(jì)法等。
將電磁能量轉(zhuǎn)換成熱能來測(cè)量。變換器是感應(yīng)、吸收電磁 能量的負(fù)載,稱為量熱體。負(fù)載吸收功率,使之轉(zhuǎn)換成熱能,從而量熱體溫度上升,檢測(cè)其溫差熱電勢(shì),根據(jù)功率和熱電勢(shì)間的關(guān)系來確定被測(cè)功率。
量熱體有干負(fù)載、流體(水、油等)負(fù)載之分。實(shí)際測(cè)量中常采用替代技術(shù)來校準(zhǔn)溫度測(cè)量裝置,用已知的直流(或低頻)功率來替代被測(cè)射頻或微波功率。量熱式功率計(jì)的工作頻段已達(dá)毫米波段,量程可分別做成大、中、小功率范圍,單個(gè)儀器動(dòng)態(tài)范圍達(dá)30~40分貝,測(cè)量誤差可達(dá)千分之幾。量熱式功率計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、可靠性好、動(dòng)態(tài)范圍大、阻抗匹配好;缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和測(cè)試技術(shù)復(fù)雜,對(duì)環(huán)境溫度和測(cè)試設(shè)備要求苛刻,而且測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)。因它能獲得很高的測(cè)量準(zhǔn)確度,世界各國(guó)都采用它作為國(guó)家功率標(biāo)準(zhǔn)。采用自動(dòng)反饋電路可大大縮短測(cè)試時(shí)間,改善測(cè)量的精密度。
量熱式功率計(jì)可分為替代靜止式和替代流動(dòng)式量熱計(jì),其主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸系統(tǒng)一般到10吉赫(有的可達(dá)18吉赫),波導(dǎo)系統(tǒng)可達(dá)毫米波;量程:靜止式為10毫瓦~1瓦(10瓦),流動(dòng)式量熱計(jì)常用來測(cè)量大功率,例如水負(fù)載量熱計(jì),量程可達(dá)2000瓦;誤差:±3%~±10%;電壓駐波比:1.5左右。靜止量熱計(jì)式功率計(jì),是一種量熱媒質(zhì)靜止不動(dòng)的量熱功率計(jì),它由一個(gè)吸收電磁能量的隔熱負(fù)載和測(cè)量負(fù)載溫升的裝置組成。隔熱負(fù)載與周圍環(huán)境保持完全隔熱,當(dāng)負(fù)載吸收高頻功率時(shí),溫度隨時(shí)間而上升,若測(cè)出負(fù)載在△t時(shí)間內(nèi)的溫升△T,便可求出在該時(shí)間內(nèi)的平均功率。流動(dòng)量熱計(jì)式功率計(jì),是一種量熱媒質(zhì)不斷流動(dòng)的量熱功率計(jì),由在液體中將電磁能量轉(zhuǎn)變成熱能的負(fù)載、使液體循環(huán)流動(dòng)的系統(tǒng)以及測(cè)量循環(huán)液體溫差的裝置組成。流動(dòng)的媒質(zhì)由于吸收負(fù)載傳遞的熱量,在液體出口處的溫度將高于入口處的溫度,測(cè)出溫差△T,便可求出被測(cè)功率。流動(dòng)量熱計(jì)式功率計(jì)通常用于測(cè)量中功率與大功率;而靜止量熱計(jì)式功率計(jì)常用來測(cè)量小功率。測(cè)量精確度約為0.2~5%。
也稱測(cè)輻射熱器法,利用某些對(duì)溫度敏感的電阻元件在吸收電磁能量后阻值變化的特性來測(cè)量功率。常用自動(dòng)平衡電橋的直流或音頻功率來替代測(cè)量射頻或微波功率(圖1)。所用的溫度敏感的電阻元件稱為測(cè)熱電阻,主要有正溫度系數(shù)的鎮(zhèn)流電阻和負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。它適用于測(cè)量小功率,經(jīng)功率標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)后可作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)。用阻抗法定度效率后來測(cè)定功率,準(zhǔn)確度達(dá)±0.5%,有的國(guó)家用它作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。典型的測(cè)熱電阻功率計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸、波導(dǎo)系統(tǒng)為 2.6~40吉赫;量程:10微瓦~10毫瓦;誤差:±(3~5)%;電壓駐波比:1.5左右。
圖中所示為測(cè)熱電阻功率計(jì)原理,RT為熱敏電阻, 它的阻值是溫度的函數(shù)。具有正溫度系數(shù)的稱為測(cè)熱電阻;具有負(fù)溫度系數(shù)的稱為熱變電阻。未加高頻信號(hào)時(shí)RT=R,電橋達(dá)到平衡,電流計(jì)G指示為零。加上高頻信號(hào)時(shí)RT吸收功率,阻值改變,電橋失去平衡,電流計(jì)G偏轉(zhuǎn)。G偏轉(zhuǎn)的大小取決于吸收功率的大小,由此可以通過校準(zhǔn),從電流計(jì)G直接讀出被測(cè)功率。當(dāng)測(cè)量微波波段(分米波、厘米波段等)中、小功率時(shí),常使用由鉍--銻熱電偶和電子電壓表等組成的微波功率計(jì)。
測(cè)熱電阻功率計(jì)是廣泛使用的一種小功率計(jì)。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小,靈敏度高,響應(yīng)時(shí)間快,使用方便;缺點(diǎn)是過載能力差,容易燒毀(主要是鎮(zhèn)流電阻式功率計(jì)),易受環(huán)境溫度影響,寬頻帶阻抗匹配困難。
用測(cè)熱電阻元件作為量熱體,用量熱計(jì)法原理高準(zhǔn)確度確定測(cè)熱電阻座的有效功率,然后用測(cè)熱電阻座配以高準(zhǔn)確度的電橋來單獨(dú)測(cè)量功率。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高,速度快和使用方便。許多國(guó)家都用它建立小功率國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),準(zhǔn)確度達(dá)±(0.2~0.5)%。
借助于熱電元件將電磁能量變?yōu)闊崮懿y(cè)量由于發(fā)熱所形成的 熱電勢(shì),熱電勢(shì)與熱電元件所耗散的射頻與微波功率成正比。熱電元件是耗散射頻或微波能量的負(fù)載,又是將射頻或微波能量轉(zhuǎn)換成直流熱電勢(shì)的熱電偶器件。新型的熱電敏感器和熱電薄膜功率計(jì)已獲得廣泛應(yīng)用。這種功率計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬(50兆赫~26.5吉赫),動(dòng)態(tài)范圍寬(100微瓦~3瓦),低噪聲零點(diǎn)漂移小,靈敏度高(可達(dá)0.1納瓦),響應(yīng)時(shí)間快和數(shù)字顯示等。缺點(diǎn)是過載能力差,容易燒毀,長(zhǎng)期穩(wěn)定性尚待改善。
這些使用熱效應(yīng)法的功率計(jì)與已定度的衰減器或定向耦合器組合起來,可擴(kuò)展功率量程,制成吸收式或通過式中、大功率計(jì)。
隨著電子學(xué)和航天技術(shù)的迅速發(fā)展,脈沖調(diào)制的射頻和微波系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。這類系統(tǒng)的基本參量之一是脈沖峰值功率。脈沖峰值功率是指出現(xiàn)脈沖功率最大值的載波周期內(nèi)的平均功率,而脈沖功率是指在一個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)的平均功率。對(duì)于理想的矩形脈沖,峰值功率等于脈沖功率。測(cè)量脈沖峰值功率的方法主要有:①從測(cè)量出的平均功率計(jì)算脈沖峰值功率;②峰值檢波法;③鎮(zhèn)流電阻積分微分法;④取樣比較法;⑤陷波法。脈沖峰值功率測(cè)量中準(zhǔn)確度較高的是陷波法,主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸系統(tǒng)0.95~2.35吉赫,和4.0~4.4吉赫,波導(dǎo)系統(tǒng)8.2~12.4吉赫;量程:10微瓦~10千瓦;準(zhǔn)確度:同軸系統(tǒng)約±3%,波導(dǎo)系統(tǒng)約為±(4~6)%。此外還出現(xiàn)了帶接口的可程控智能功率計(jì),它可與其他儀器組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
利用特殊白熾燈作為負(fù)載,吸收功率時(shí)此燈燃明,然后再通過光度計(jì)與50Hz市電電源加熱后的發(fā)光亮度進(jìn)行比較,從而測(cè)得被測(cè)功率。此種比較法測(cè)量功率稱為光度計(jì)法。
光度計(jì)法可用于厘米波段,功率測(cè)量范圍從十分之幾到100瓦,測(cè)量精確度約±10%。
微波功率量值傳遞的關(guān)鍵是減小失配誤差。功率的量值傳遞方法大致可分為四類。
①交替連接比較法
交替連接比較法:把標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)和被校功率計(jì)交替接到穩(wěn)定的信號(hào)源上進(jìn)行校準(zhǔn)。這種方法的誤差較大,但簡(jiǎn)單易行,在準(zhǔn)確度要求不高的情況下廣泛使用。
②單定向耦合器直接比較法
單定向耦合器直接比較法:利用定向耦合器-功率檢波器組合,提供一個(gè)穩(wěn)幅的低反射系數(shù)的等效信號(hào)源。當(dāng)采用調(diào)配措施后,可使等效信號(hào)源的反射系數(shù)小于0.005,減小失配誤差,然后用功率標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其校準(zhǔn),確定校準(zhǔn)系數(shù)后可作為傳遞標(biāo)準(zhǔn),用來單獨(dú)校準(zhǔn)其他功率計(jì)。這種傳遞標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)信號(hào)頻率為18吉赫時(shí)校準(zhǔn)系數(shù)的準(zhǔn)確度可達(dá)到 ±2%左右。這種方法廣泛用于功率量值傳遞(微波功率國(guó)際比對(duì)就是這樣進(jìn)行的)。
③調(diào)配反射計(jì)法
調(diào)配反射計(jì)法:為了有效地消除失配誤差、提高功率測(cè)量和量值傳遞的準(zhǔn)確度,1960年開始采用反射計(jì)法進(jìn)行功率量值傳遞,利用調(diào)配反射計(jì)技術(shù),有效地將入射波與反射波分開以消除失配誤差。但這種方法復(fù)雜,技術(shù)要求很高。
④ 功率方程法
功率方程法:1969年G.F.恩金提出一種描述和計(jì)算微波系統(tǒng)的"功率方程概念",用傳輸?shù)膬艄β蔬@一基本實(shí)數(shù)參量替代電路理論中的復(fù)數(shù)行波波幅來分析和計(jì)算微波系統(tǒng),放寬了對(duì)均勻波導(dǎo),特別是對(duì)精密同軸接頭的要求,對(duì)失配誤差的修正提出了一個(gè)確定解,克服了電路理論只能估計(jì)失配誤差極限的缺點(diǎn)。功率方程法采用廣義反射計(jì)技術(shù)的校準(zhǔn)系統(tǒng)。它測(cè)量?jī)蓚€(gè)實(shí)數(shù)的失配因子,對(duì)失配誤差進(jìn)行精確修正,測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)到±0.2%。
1公牛BULL(致力于為大眾營(yíng)造更安全的用電環(huán)境,國(guó)內(nèi)高檔開關(guān)插座/插座轉(zhuǎn)換器領(lǐng)先供應(yīng)商,以安全性高而著稱,慈溪市公牛電器有限公司) 2PHILIPS飛利浦(始于1891年荷蘭,享譽(yù)全球的跨國(guó)電子品...
電磁爐功率管的測(cè)量步驟: 1,使用數(shù)字表測(cè)試: GCE三個(gè)腳用數(shù)字萬用表二極管檔,任意兩腳不相通就是蜂鳴器不叫,控制極G和漏極D正測(cè)有530多(二極管檔...
搖表測(cè)量絕緣方法:1、由兩人進(jìn)行操作,戴絕緣手套; 2、選擇適當(dāng)量程(對(duì)于500V及以下的線路或電氣設(shè)備,應(yīng)使用500V或1000V的搖表。對(duì)于500V以上的線路或電氣設(shè)備,應(yīng)使用1000V或2500...
單位時(shí)間內(nèi)所完成的功稱為功率。功率單位“瓦”(W) 表示在 1秒內(nèi)完成1焦耳功所需的功率。實(shí)用中又常用分貝瓦(dBW)表示以1瓦為參考電平來描述功率電平的對(duì)數(shù)式單位;分貝毫瓦(dBm)則表示以1毫瓦為參考電平。如1瓦可記為0分貝瓦或30分貝毫瓦,10微瓦可記為-50分貝瓦或-20分貝毫瓦。在直流或低頻時(shí),常常通過測(cè)量負(fù)載上的電壓U、電流I 和它們之間的相位角φ來代替直接計(jì)算功率:P=UIcosφ
在射頻頻段,大多用電壓來表征電磁能的量,但當(dāng)頻段上升到微波時(shí),在非橫磁波傳輸系統(tǒng)中電壓失去唯一性定義而呈現(xiàn)非單值性,因而又以測(cè)量功率為主?,F(xiàn)代應(yīng)用傳輸橫磁波的同軸線已使頻段擴(kuò)展到18吉赫甚至26.5吉赫以上,為在微波頻段測(cè)量電壓創(chuàng)造了條件,但這并不影響功率測(cè)量在實(shí)際應(yīng)用中的地位。如發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率、微波接收機(jī)的靈敏度、放大器的增益等均以功率電平表征,以功率測(cè)量定標(biāo)。
功率計(jì)可依測(cè)量方式、工作原理、量程大小、被測(cè)信號(hào)形式和傳輸線類型等進(jìn)行分類。根據(jù)功率計(jì)接入傳輸系統(tǒng)的方式可分為吸收(終端)式和通過式功率計(jì)。
吸收式功率計(jì)是作為被測(cè)系統(tǒng)的終端負(fù)載,吸收輸出功率。
通過式功率計(jì)僅吸收被測(cè)系統(tǒng)中的部分采樣功率。功率測(cè)量靠變換器把電磁能量變換成熱、電、力、光等易于測(cè)量的能量。功率計(jì)依所用的變換器可分為熱效應(yīng)功率計(jì)(如量熱式功率計(jì)、測(cè)熱電阻功率計(jì)和熱電式功率計(jì)等)、有質(zhì)功率計(jì)、電子式功率計(jì)(二極管功率計(jì)和霍耳效應(yīng)功率計(jì))、鐵氧體功率計(jì)和量子干涉效應(yīng)功率計(jì)等。根據(jù)測(cè)量的功率量程可分為小功率計(jì)、中功率計(jì)和大功率計(jì)。一般功率量程小于10毫瓦者為小功率計(jì)、10毫瓦至10瓦者為中功率計(jì),大于10瓦的為大功率計(jì),但限量的劃分尚無嚴(yán)格統(tǒng)一的規(guī)定。根據(jù)被測(cè)信號(hào)形式分為連續(xù)波功率計(jì)和脈沖功率計(jì),根據(jù)傳輸線類型分為同軸功率計(jì)和波導(dǎo)功率計(jì)。
功率計(jì)按量程可分為大功率計(jì)(大于10W)、中功率計(jì)(10mW~10W)和小功率計(jì)(小于10mW)。
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亞美微波 YAMEI MICROWAVE - 26 - 實(shí)驗(yàn)六 微波功率測(cè)量和衰減測(cè)量 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?熟悉微波功率測(cè)量的原理, 掌握利用微波功率計(jì)測(cè)量微波功率的方法。 熟悉 可變衰減器的工作原理,掌握可變衰減器的使用方法及其應(yīng)用。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 利用可變衰減器衰減量的改變使微波功率計(jì)獲得的功率發(fā)生變化, 掌握微波 功率測(cè)量的方法。了解信號(hào)源工作狀態(tài)“等幅” 、“方波”時(shí)微波功率的變化。 三、實(shí)驗(yàn)原理 在微波范圍內(nèi),功率和衰減是重要的基本量數(shù)據(jù)。 1. GX2C微波功率計(jì) 微波波段功率的測(cè)量方法不同于低頻功率的測(cè)量方法。 低頻功率的測(cè)量是通 過電壓、電流和阻抗的測(cè)量來實(shí)現(xiàn)的。 微波功率測(cè)量一般是通過各種換能元件 (或 檢測(cè)元件)把微波功率變換為易于直接測(cè)量的其它能量形式 (如熱能、低頻電能 等)再進(jìn)行測(cè)量。微波功率計(jì)按靈敏度和測(cè)量范圍可分為大功率計(jì)、 中功率計(jì)和 小功率計(jì)。按用途微
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為實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)大功率的準(zhǔn)確測(cè)量和有效保護(hù),詳細(xì)闡述了定向耦合器的原理、參數(shù)標(biāo)定和功率測(cè)量方法,并以該方法測(cè)試已有的發(fā)射機(jī)輸出功率。從測(cè)試結(jié)果分析得出,該方法具有安裝簡(jiǎn)易、精度高、可動(dòng)態(tài)標(biāo)定的優(yōu)點(diǎn)。通過在高頻功率源與諧振加速腔之間安裝定向同軸耦合器,經(jīng)測(cè)量標(biāo)定后,可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量出功率源的輸出功率、駐波比,將測(cè)量結(jié)果反饋給控保和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后,可完成在線大功率測(cè)量和設(shè)備的可靠控制與保護(hù)。
本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目 審核 。
【學(xué)員問題】有功功率測(cè)量?
【解答】測(cè)量有功功率的儀表稱為有功功率表,簡(jiǎn)稱功率表,或功率計(jì)、瓦特計(jì)、瓦特表等。
功率計(jì)可分為:直流功率計(jì)、工頻功率計(jì)和變頻功率計(jì)。由于直流功率等于電壓和電流的簡(jiǎn)單乘積,實(shí)際測(cè)量中,一般采用電壓表和電流表替代。工頻功率計(jì)是應(yīng)用較普遍的功率計(jì),常說的功率計(jì)一般都是指工頻功率計(jì)。變頻功率計(jì)是21世紀(jì)變頻調(diào)速技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物。其測(cè)量對(duì)象為變頻電量,變頻電量是指用于傳輸功率的,并且滿足下述條件之一的交流電量:
1、信號(hào)頻譜僅包含一種頻率成分,而頻率不局限于工頻的交流電信號(hào)。
2、信號(hào)頻譜包含兩種或更多的被關(guān)注的頻率成分的電信號(hào)。
變頻電量包括電壓、電流以及電壓電流引出的有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能等。
除了變頻器輸出的PWM波,二極管整流的變頻器輸入的電流波形,直流斬波器輸出的電壓波形,變壓器空載的輸入電流波形等,均含有較大的諧波。
由于變頻電量的頻率成分復(fù)雜,變頻功率計(jì)的測(cè)量一般包括基波有功功率(簡(jiǎn)稱基波功率)、諧波有功功率(簡(jiǎn)稱諧波功率)、總有功功率等,相比工頻功率計(jì)而言,其功能較多,技術(shù)較復(fù)雜,一般稱為變頻功率分析儀或?qū)掝l功率分析儀,部分高精度功率分析儀也適用于變頻電量測(cè)量。
變頻功率分析儀可以作為工頻功率分析儀使用,除此之外,一般還需滿足下述要求:
1、滿足必要的帶寬要求,并且采樣頻率應(yīng)高于儀器帶寬的兩倍。
2、要求分析儀在較寬的頻率范圍之內(nèi),精度均能滿足一定的要求。
3、具備傅里葉變換功能,可以分離信號(hào)的基波和諧波。
以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問題整理而成,供參考,如有問題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。
功率電阻功率測(cè)量
功率測(cè)量用于測(cè)量電氣設(shè)備消耗的功率,廣泛應(yīng)用于家用電器、照明設(shè)備、工業(yè)用機(jī)器等研究開發(fā)或生產(chǎn)線等領(lǐng)域中。本文重點(diǎn)介紹了幾種功率測(cè)量的方法及其具體應(yīng)用。
1功率測(cè)量技術(shù)
測(cè)量功率有4種方法:
(1)二極管檢測(cè)功率法
(2)等效熱功耗檢測(cè)法
(3)真有效值/直流(TRMS/DC)轉(zhuǎn)換檢測(cè)功率法
(4)對(duì)數(shù)放大檢測(cè)功率法。
下面分別介紹這4種方法并對(duì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)加以比較。
1.1 利用二極管檢測(cè)功率法
用二極管檢測(cè)輸入功率的電路如圖l所示,圖1(a)為簡(jiǎn)單的半波整流、濾波電路,該電路的總輸入電阻為50Ω。D為整流管,C為濾波電容。射頻輸入功率PIN經(jīng)過整流濾波后得到輸出電壓U0。但是當(dāng)環(huán)境溫度升高或降低時(shí)U0會(huì)顯著變化。圖1(b)為經(jīng)過改進(jìn)后的二極管檢測(cè)輸入功率的電路,該電路增加了溫度補(bǔ)償二極管D2,可對(duì)二極管D1的整流電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。二極管具有負(fù)的溫度系數(shù),當(dāng)溫度升高時(shí)D1的壓降會(huì)減小,但D2的壓降也同樣地減小,最終使輸出電壓仍保持穩(wěn)定。
需要指出,二極管檢測(cè)電路是以平均值為響應(yīng)的,它并不能直接測(cè)量輸入功率的有效值,而是根據(jù)正弦波有效值與平均值的關(guān)系來間接測(cè)量有效值功率的。顯然,當(dāng)被測(cè)波形不是正弦波時(shí),波峰因數(shù)就不等于1.4142,此時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。
1.2 等效熱功耗檢測(cè)法
等效熱功耗檢測(cè)法的電路如圖2所示。它是把一個(gè)未知的交流信號(hào)的等效熱量和一個(gè)直流參考電壓的有效熱量進(jìn)行比較。當(dāng)信號(hào)電阻(R1)與參考電阻(R2)的溫度差為零時(shí),這兩個(gè)電阻的功耗是相等的,因此未知信號(hào)電壓的有效值就等于直流參考電壓的有效值。R1、R2為匹配電阻,均采用低溫度系數(shù)的電阻,二者的電壓降分別為KU1和KU0。為了測(cè)量溫差,在R1、R2附近還分別接著電壓輸出式溫度傳感器A、B,亦可選用兩支熱電偶來測(cè)量溫差。在R1和R2上還分別串聯(lián)著過熱保護(hù)電阻。
盡管等效熱功耗檢測(cè)法的原理非常簡(jiǎn)單,但在實(shí)際應(yīng)用中很難實(shí)現(xiàn),并且這種檢測(cè)設(shè)備的價(jià)格非常昂貴。
1.3 真有效值/直流(TRMS/DC)轉(zhuǎn)換檢測(cè)功率法
真有效值/直流轉(zhuǎn)換檢測(cè)功率法的最大優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量結(jié)果與被測(cè)信號(hào)的波形無關(guān),這就是"真正有效值"的含義。因此,它能準(zhǔn)確測(cè)量任意波形的真有效值功率。測(cè)量真有效值功率的第一種方法是采用單片真有效值/直流轉(zhuǎn)換器(例如AD636型),首先測(cè)量出真有效值電壓電平,然后轉(zhuǎn)換成其真有效值功率電平。
另一種測(cè)量真有效值功率的電路框圖如圖3所示,該電路所對(duì)應(yīng)的典型產(chǎn)品為AD8361型單片射頻真有效值功 率檢測(cè)系統(tǒng)集成電路。U1 為射頻信號(hào)輸入端,U0為直流電壓輸出端。US端接2.7~5.5V電源,COM為公共地。IREF為基準(zhǔn)工作方式選擇端,PWDN為休眠模式控制端。FLTR為濾波器引出端,在該端與US端之間并聯(lián)一只電容器,可降低濾波器的截止頻率。SREF為電源基準(zhǔn)控制端。
從U1端輸入的射頻有效值電壓為U1,經(jīng)過平片器1產(chǎn)生一個(gè)與U12成比例的脈動(dòng)電流信號(hào)i,該電流信號(hào)通過由內(nèi)部電阻R1和電容C構(gòu)成的平方律檢波器獲得均方值電壓U12,輸入到誤差放大器的同相輸入端。利用平方器2與誤差放大器可構(gòu)成一個(gè)閉合的負(fù)反饋電路,將負(fù)反饋信號(hào)加到誤差放大器的反相輸入端進(jìn)行溫度補(bǔ)償。當(dāng)閉環(huán)電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),輸出電壓U0(DC)就與輸入有效值功率PIN成正比。有關(guān)系式
式中:k為真有效值/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓靈敏度,AD8361的k=7.5 mV/dBm。
這種檢測(cè)方法有以下優(yōu)點(diǎn):第一,由于兩個(gè)平方器完全相同,因此在改變量程時(shí)不影響轉(zhuǎn)換精度;第二,當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),兩個(gè)平方器能互相補(bǔ)償,使輸出電壓保持穩(wěn)定;第三,所用平方器的頻帶非常寬,可從直流一直到微波頻段。
1.4 對(duì)數(shù)放大檢測(cè)功率法
對(duì)數(shù)放大檢測(cè)器是由多級(jí)對(duì)數(shù)放大器構(gòu)成的,其電路框圖如圖4所示。圖4中共有5個(gè)對(duì)數(shù)放大器(A~E),每個(gè)對(duì)數(shù)放大器的增益為20dB(即電壓放大系數(shù)為lO倍),最大輸出電壓被限制在為lV。因此,對(duì)數(shù)放大器的斜率ks=lV/20dB,即50mV/dB。5個(gè)對(duì)數(shù)放大器的輸出電壓分別經(jīng)過檢波器送至求和器(∑),再經(jīng)過低通濾波器獲得輸出電壓U0。對(duì)數(shù)放大器能對(duì)輸入交流信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)算,其輸出電壓與kS、PIN的關(guān)系式為:
式中:b為截距,即對(duì)應(yīng)于輸出電壓為零時(shí)的輸入功率電平值。
普通對(duì)數(shù)放大器的特性曲線僅適用于正弦波輸入信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)不是正弦波時(shí),特性曲線上的截距會(huì)發(fā)生變化,從而影響到輸出電壓值。此時(shí)應(yīng)對(duì)輸出讀數(shù)進(jìn)行修正。需要指出,盡管ADI公司生產(chǎn)的AD8362型單片射頻真有效值功率檢測(cè)器也屬于對(duì)數(shù)檢測(cè)功率法,但它通過采用獨(dú)特的專利技術(shù)能適用于任何輸入信號(hào)波形,并且特性曲線上的截距不隨輸入信號(hào)而變化。
2 單片直流功率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
MAX42ll 屬于低成本、低功耗、高端直流功率/電流測(cè)量系統(tǒng),它是利用精密電流檢測(cè)放大器來測(cè)量負(fù)載電流,再利用模擬乘法器來計(jì)算功率的,因此并不影響負(fù)載的接地通路,特別適合測(cè)量電池供電系統(tǒng)的功率及電流值。檢測(cè)功率和電流的最大誤差均低于±1.5%,頻率帶寬為220kHz。被測(cè)源電壓的范嗣是4-28v。檢測(cè)電流時(shí)的滿量程電壓為100mV或150mV。電源電壓范嗣是2.7~5.5V,工作電流為670μA(典型值)。
MAX42ll A/B/C的簡(jiǎn)化電路如圖5所示, 主要包括精密電流檢測(cè)放大器,25:1的電阻分壓器,模擬乘法器。外圍電路包括被測(cè)的4~28V源電壓,2.7~5.5V的芯片工作電壓,電流檢測(cè)電阻RSENSE和負(fù)載。其測(cè)量原理是利用精密電流檢測(cè)放大器來檢測(cè)負(fù)載電流,獲得與該電流成正比的模擬電壓,再將該電壓加至模擬乘法器,將負(fù)載電流與源電壓相乘后,從POUT端輸出與負(fù)載功率成正比的電壓。令功率檢測(cè)放大器的增益為G,RSENSE上的電壓為 USENSE,RS+引腳的源電壓為URS+,則有MAX42l1A/B/C內(nèi)部的分壓器電阻,接到RS+端和模擬乘法器的輸入端。這種設(shè)計(jì)可精確測(cè)量電源負(fù)載的功率并為電源(例如電池)提供保護(hù)。從POUT端、IOUT端輸出的功率信號(hào)和電流信號(hào),可分別經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器送至單片機(jī)。理想情況下,最大負(fù)載電流在RSENSE兩端產(chǎn)生滿量程檢測(cè)電壓。選擇合適的增益,使電流檢測(cè)放大器既能獲得最大輸出電壓,又不會(huì)出現(xiàn)飽和。在計(jì)算 RSENSE的最大值時(shí),應(yīng)使RS+端與RS一端之間的差分電壓不超過滿量程檢測(cè)電壓。適當(dāng)增加RSENSE的電阻值,可提高USENSE,有助于減小輸出誤差。
3 單片真有效值射頻功率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對(duì)通信系統(tǒng)的要求是在發(fā)送端必須確保功率放大器能滿足發(fā)射的需要,并且輸出功率不超過規(guī)定指標(biāo),否則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞。因此,在發(fā)射機(jī)電路中必須增加射頻功率測(cè)量和功率控制電路。同樣,射頻功率測(cè)量對(duì)接收機(jī)也是必不可少的。根據(jù)有效值定義所計(jì)算出的功率就稱為"真有效值功率"(True Root Mean Square Power),簡(jiǎn)稱"真功率"(True Power)。由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)具有恒定的負(fù)載和阻抗源(通常為50Ω),因此只需知道有效值電壓就能計(jì)算出功率,即可將功率測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)有效值電壓的測(cè)量。
傳統(tǒng)的射頻功率計(jì)或射頻檢測(cè)系統(tǒng)的電路復(fù)雜,集成度很低。最近,美國(guó)ADI公司相繼推出AD8361、AD8362和AD8318型全集成化的單片射頻真有效值功率測(cè)量系統(tǒng),不僅能精確測(cè)量射頻(RF)功率,還可測(cè)量中頻(IF)、低頻(LF)功率。
AD8318是采用將晶片絕緣硅與超高速互補(bǔ)雙極型相結(jié)合的高速硅鍺制造工藝而制成的單片射頻功率測(cè)量系統(tǒng)。其內(nèi)部解調(diào)式對(duì)數(shù)放大器的輸出電壓與被測(cè)功率成正比,能精確測(cè)量1MHz~8GHz的射頻功率。適合測(cè)量于機(jī)和無線LAN基站的無線輸出功率。AD8318不僅遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的產(chǎn)品,而且比模塊式測(cè)量系統(tǒng)具有更高的性價(jià)比,比采用二極管檢測(cè)功率法的精度更高。AD8318集高精度、低噪聲、寬動(dòng)態(tài)范圍等優(yōu)點(diǎn)于一身。AD8318在高達(dá)5.8GHz的輸入頻率下,測(cè)量精度優(yōu)于±ldB,動(dòng)態(tài)范圍是55dB;在8GHz時(shí)精度優(yōu)于±3dB,動(dòng)態(tài)范圍超過58dB。而輸出噪聲僅為
它采用對(duì)數(shù)放大檢測(cè)功率法,對(duì)數(shù)斜率的額定值為一25mV/dB,并可通過改變UOUT、USET引腳之間反饋電壓的比例系數(shù)來進(jìn)行凋整。在從IN+端輸入信號(hào)時(shí),截距功率電平為一25dB。AD8318的典型應(yīng)用電路如圖6所示。
AD8318是專為測(cè)量高達(dá)8 GHz的射頻功率而設(shè)計(jì)的,因此保持IN+、IN一引腳之間及各功能單元電路的絕緣性至關(guān)重要。AD8318的正電源端UPSI、UPS0必須接相同的電壓,由UPSI端為輸入電路提供偏置電壓,由UPSO端為UOUT端的低噪聲輸出驅(qū)動(dòng)器提供偏置電壓。AD8318內(nèi)部還有一些獨(dú)立的公共地。CMOP被用作輸出驅(qū)動(dòng)器的公共地。所有公共地應(yīng)接到低阻抗的印制扳地線區(qū)。允許電源電壓范圍是4.5~5.5V。C3~C6為電源退耦電容,應(yīng)盡量靠近電源引腳和地。
AD8318采用交流耦合、單端輸入方式。當(dāng)輸入信號(hào)頻率為lMHz~8GHz時(shí),接在IN+、IN一端的耦合電容(C1、C2)可采用0402規(guī)格的 lnF表面封裝式瓷片電容,耦合電容應(yīng)靠近IN+、IN-引腳。外部分流電阻R1(52.3Ω)與IN+端相配合,可提供一個(gè)具有足夠帶寬的50Ω匹配阻抗。AD8318的輸出電壓可直接送給數(shù)字電壓表(DVM),亦可送至帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)(μC)。
4結(jié)語
本文詳細(xì)介紹了常用的4種功率測(cè)量方法,并提供了直流功率測(cè)量系統(tǒng)和射頻功率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。
5常見家用電器電功率
空調(diào) 1500W
微波爐1000W 左右
電爐一般大于1000W
電熱水器一般大于1000W
吸塵器800W
電吹風(fēng)500W
電熨斗500W
洗衣機(jī)小于500W
電視機(jī)200W
電腦200W
抽油煙機(jī)140W
電冰箱100W
電扇100W
手電筒0.5W
計(jì)算器0.5mW
電子表0.01mW
概念