信息通信专业-常用射频仪器使用培训-功率计
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功率计三种分类详解功率计是测量电功率的仪器。
搞射频微波的各位亲们相比不陌生,功率计基本上也是和信号源、频谱仪、网络分析仪并行的几个大件之一,当然没有前面几个大哥那么昂贵图1 功率测量仪器的组成功率计分类一、按照连接方式分类射频或微波功率计按照在测试系统中的连接方式不同,又可分为:终端式和通过式两种。
终端式功率计把功率计探头作为测试系统的终端负载,功率计吸收全部待测功率,由功率指示器直接读取功率值。
由于需要吸收全部入射功率,终端式功率计常用于测试小信号。
终端式功率计有如下特点:(1)在常见的射频和微波功率测量仪器中,终端式功率计的幅度测量精度是最高的,超越了频谱仪或者信号分析仪,典型测量精度可以达到±1.6%.(2)不能测量大功率。
通常上限为+20dBm,下限为-60dBm左右。
(3)可以测量各种调制信号的平均功率、峰值功率、突发功率等。
通过式功率计,它是利用某种耦合装置,如定向耦合器、耦合环、探针等从传输的功率中按一定的比例耦合出一部分功率,送入功率计度量,传输的总功率等于功率计指示值乘以比例系数。
通过式功率计的业内先驱是Bird,射频微波的老人应该都知道。
下图就是典型的通过式功率计的原理框图:图2. 通过式功率计的原理框图通过式功率计的主要特点;(1)通过式功率计具有大功率测量能力。
理论上来说,只要传输线可以通过的功率,通过式功率计都可以测量。
所以广电上动辄上千瓦的功率,都是由通过式功率计来测量的。
(2)通过式功率计很难做到宽带,这是由于里面的定向耦合器的限制。
(3)由于定向耦合器的耦合度存在,通过式功率计不能用于太小的功率测量。
这个和终端式功率计正好各有所长。
二、按照灵敏度和测量范围分类射频或微波功率计按灵敏度和测量范围分类,可以分为测热电阻型功率计、热电偶型功率计、量热式功率计、晶体检波式功率计。
测热电阻型功率计使用热变电阻做功率传感元件。
热变电阻值的温度系数较大。
被测信号的功率被热变电阻吸收后产生热量,使其自身温度升高,电阻值发生显著变化,利用电阻电桥测量电阻值的变化,显示功率值。
附录1:仪器贵重,请小心操作本篇主要介绍射频常用仪器仪表的基本使用和注意事项,文中仪表实例基于公司现有的通用仪表。
如需要了解更详细的内容及使用方法,请与仪器管理员联系索取仪器使用说明书。
一 、数字万用表:1 、基本功能:数字万用表作为硬件工程师最基本的仪表,可以测试直流 、交流电压 、电流;直流电阻;二极管 、三极管的直流特性。
有些数字万用表还可以测试电容值,但建议射频工程师在测试射频用电容时请选用网络分析仪来测试。
2 、使用方法:以FLUK 数字万用表为例:面板如图所示:A 为液晶显示器,可以显示5位数字。
测试结果直接从液晶显示器读出。
12J 为测试项目选择旋钮。
可以旋转测试直流电压(DC VOLTAGE )、直流电流(DC CURRENT )、交流电压(AC VOLTAGE )、交流电流(AC VOLTAGE )、直流电阻(RESISTER )、二极管、三极管通断特性等......FLUKE 87ABC D E F G H IJK L M NK~N 为4个插孔,M 孔为接地孔(接黑色表笔)。
K ,L ,N 三个孔对应测试项目来分别选择。
(接红表笔)第一孔在测试大于10A 电流时选择使用,第二孔在测试小电流小于400mA 时选择使用。
测试电压和电阻时选择使用N 孔即可。
测试时,根据需要测试的项目通过旋转J 选择测试档,把表笔插在对应的孔位。
使用红黑表笔测试项目对应两端点,就可以从液晶显示器上读出测试结果(包括单位)。
例如:测试一个通路的直流电流大小。
首先计算出大概的电流范围,假设在1~10mA 之间。
旋转J 到直流电流测试档(mA/A —),然后把黑表笔插在M 处(COM ),红表笔插在L 处(mA/uA )。
把红表笔另一端点到测试单元的电流输出端,黑表笔的另一端点到测试单元的电流输入端。
在A 处会显示测试结果XXXmA ,即被测试通路通过的电流值。
3、注意事项:1、使用时一定要把选择旋钮旋转到正确的位置2、一定要把表笔插入对应的孔位二、数字示波器:1、基本功能:数字示波器是一种时域测试、分析仪器,通过测试测试点的电压-时间响应来分析该处信号的正确性。
射频功率计原理
射频功率计原理
射频功率计原理
射频功率计是用于测量射频电路中功率的一种仪器。
其原理是根据电磁场理论,利用能量在空间传递的特性,测量被测电路中的功率。
射频功率计一般分为直接读数和间接读数两种类型。
直接读数型射频功率计是基于热辐射原理,利用热敏元件(如热电偶、热电阻等)将电路中的功率转换成热量,再将热量转换成电信号,以读出被测电路中的功率大小。
间接读数型射频功率计是基于功率反比定律,利用已知功率源和未知功率源的电压电流关系,通过比较两个电路之间的功率大小来测量被测电路中的功率。
常见的间接读数型射频功率计有行波管功率计、倍频器功率计、电桥功率计等。
无论是直接读数型还是间接读数型射频功率计,在使用时需要注意选用适当的测量范围和频率范围,以及保持测量精度,避免对被测电路造成损伤。
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射频基本知识及参数1.信号、载频与信道1)信号(signal)•也就是信息,如声、光、电、图象等,移动通信中主要是电信号•按频率可分基带信号和频带信号•移动通信中主要分模拟信号和数字信号常见的模拟系统——TACS›E-TACS、AMPS数字系统——GSM、、DCS›CDMA2)载频/载波(carrier)由于基带信号频率低,不能进行远距离传输,所以需要将其调制到高频信号上,形成高频调制波,这种高频信号即载频(或载波);3)信道(channel)①在模拟系统中,载频与信道是相同的,一个载频即一个信道;②而数字系统中,载频与信道不同,GSM的一个载频有8个信道,而IS-95系统的CDMA的一个载频有64个信道。
2.电磁波的分类3.射频参数介绍3. 1.dBm、dBw、dBv/dB、dBc>dBi、dBd以上前的单位表示绝对值,后面的为相对值1)dBm是相对于ImW基准的绝对电平dBm=101g(Pmw∕lmW)OdBm——ImW2)dBw是相对于IW基准的绝对电平dBw=101g(Pw∕lW)OdBw——IW3)dBv是相对于IV基准的绝对电平dBv=201g(Pv∕lV)OdBv——IV4)dB是表示两个绝对值之间的差值IOdBm-5dBm=5dB5)dBc是特指某个绝对值与载频(Carrier)之间的差值6)dBi用于天线增益,表示某种天线相对点源天线的增益7)dBd也是用于天线增益,表示某种天线相对偶极振子天线的增益3.2.工作频带BW及带内波动(ripple)1)通常对于设备来说,工作频带一般是指-3dB带宽(BW∙3dB),如下图,即比最大增益小3dB的两点之间的频率宽度,也常见BW-6odB等;而对于器件,可能会是BWidB;2)带内波动是指规定频带内最大增益与最小增益之间的差值3.3.IdB压缩点(Ri)IdB压缩点是指增益下降IdB时,设备的输出功率,表示设备的线性范3.4.噪声系数(Nf)噪声系数是指噪声的恶化程度,定义为输出信噪比与输入信噪比的差值,可以以以下方法计算:Nt-Pno-Pni-GPno输出噪声电平Pni输入噪声电平G设备增益3.5.阻抗匹配、回波损耗(returnloss)和驻波比(VSWR)D信号通过介质传输时有三种状态:①无反射状态一一称为行波,完全匹配②全反射状态一一称为驻波,完全不匹配③行驻波状态一一不完全匹配2)通常的信号传输都是行驻波状态,具有以下参数:①反射系数P=反射波Vr/入射波Vi②驻波比VSWR=(1+P)/(I-P)③回波损耗returnloss=201gP3.6.三阶互调(ImPC)和三阶截获点(Ip3)多个载波进入设备后,由于放大器的非线性,将产生互调干扰,一般我们用两载波状况进行分析:假定两载波的频率为fl和f2,Ai为互调产物总和(工程上一般取所有互调产物的最强点),Ai=∑mfl+nf2(式中m、n为正数),则互调产物定义为ImPC=Ai-AfI (或Af2,取较小者);在各类互调中三阶互调对系统的影响最大,其次是五阶互调,三阶互调图示如下:从图中可以看出,两个载波会产生两个三阶互调产物,而且这四个频率是等距的;而三阶截获点Ip3是用于表示设备的线性能力,三阶截获点越大,设备的线性范围越大;根据上图,三阶截获点的计算公式为:Ip3=Po+∣Impc ∣∕23.7.隔离度(isolation)隔离度是指设备的信号泄漏到其它不希望到达的端口的信号强度与原信号强度的差值;隔离度不好,将对设备或系统产生恶劣影响,如对于空间直放站,收发天线隔离度不够,直放站会产生自激;对于多频室内分布系统(尤其是有CDMA 与GSM 合路的),系统隔离度不够,会影响网络质量,更严重的会阻塞基站,无法通话。