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5分鐘帶你了解這件功率校準神器

君鑒科技 ? 2023-07-31 23:46 ? 次閱讀

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

今天,我們就來一起學習下,功率計探頭的相關知識。

名詞定義

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。

大家可以在君鑒科技旗下測試儀器信息服務平臺“每日E問”中,搜索并查看各種類型的功率計探頭,并進行相互間的對比。

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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。

1.1.1二極管探頭分類

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

1.1.2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

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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2.功率計探頭選型

2.1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&SNRP18T(N)、R&SNRP40T(N)等

2.2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&SNRP-Z81、R&SNRP-Z85

2.3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&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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