Transcript 功率探头的其它不确定度

射频和微波功率计
简
介
2007年4月
线性单位：MW,KW,W
mW,uW,pW
对数单位：
dBw,dBm,dBum
功率度量单位
功率的定义
平均功率，脉冲功率，峰值包络功率
1
Pavg=
nT
nT
 e(t )i(t )dt
0
微波功率计
微波功率计测量原理
功率探头种类 ：
热敏电阻、热电偶 、检波二极管
功率计种类： 按探头 按量程 按测量电路
按测量功率 按传输线分
功率计分类
按探头分
热敏电阻型
热电偶型
检波二极管
干负载型、
流体负载
机械力效应金属片型、
霍尔效应半导体型
电子注型
大功率计(10W）、中功率计(10W～100mW）、小功率计
超小功率计(1μW)
按其他方式分
终端式型和通过式型
连续波功率计、脉冲峰值功率计
同轴型功率计和波导型功率计
平衡电桥 直流替代法
PDC+PRF=Constant
R3
热敏电阻座
Rb
＋
R1
R2
eg
偏置电源 E
－
R1/R2=R3/Rb
两种不同金属组成热电偶，节点温度不同产生热电动势
利用二极管平方率特性
HP8485A热电偶探头简化原理方框图
微波功率测量误差分析
阻抗失配引起的测量误差
功率探头的其它不确定度
引起测量误差的其它因素
探头失配
不确定度
校准因子
不确定度
探头线性度
温度漂移
功率测量误差
校准源不确定度
失配不确定度
校零不确定度
零点漂移
噪声、 1计数模糊
阻抗失配引起的测量误差
信号源
功率探头
功率计主机
功率测量示意图
由于信号源或传输线的特性阻抗和功率探头的射频输入
阻抗之间或多或少存在着阻抗失配，于是就存在了失配误
差。
PL
PS
=
（1-ρS2）（1-ρL2）
(1±ρSρL )2
功率探头的其它不确定度
功率探头存在效率的不理想。有两个参数定义探头的设计效率，即有效效率
和校准因子。
有效效率定义如下ηL= Psub/PL
PL 为吸收的净功率，Psub 是对正在测量的射频功率的替代低频等效。
校准因子是将有效效率和失配损耗结合一起的探头修正系数。校准因子用Kb
表示，定义如下：
Kb =Psub/PI
在上式中PI是指功率探头输入端口上的入射波功率
引起测量误差的其它因素
(1)参考振荡器
(2)功率线性度
(3)功率计主机
零点调节
噪声
漂移
±1计数
AV2432微波功率计特点
1.大动态范围(-70~18dBm) 、大功率测试
2.适合测量多种微波信号
连续波平均功率(CW)
峰值功率(PEAK)
调制平均功率(MAP)
包络平均功率(BAP)
脉冲平均功率(PAP)
3.快速测量数字显示
4.具有双通道测试能力
AV2432功率计校准补偿技术
1 大范围功率校准
2 探头温度补偿
3 校准源温度补偿
4 校准源准确度补偿
5 探头频响补偿
偏置电压
检波输入
高低限比较
低通滤波
A/D转换
多路开关
校准信号输出
可变衰减器
V
低通滤波
衡温
热敏
电阻
振荡器
CPU编程电压
峰值探头
调制波
连续波
功率计探头
RF IN
至主机
-
双平衡配置
灵敏度高
抑制偶次谐波引起误差
消除不同金属产生的热电压
降低了共模干扰
频率范围和功率测量范围
校准源功率频率准确度
功率测量线性度
功率探头阻抗特性
功率线性度
功率探头的线性度
功率计主机的线性度
线性误差（%）=（
R1-R2
–1）*100%
P1 - P2
功率探头的阻抗特性
反射系数、回波损耗 电压驻波比（VSWR），
p=
ZL-Z0
RL= -20log(p)
SWR= （1+ p）/（1- p）
ZL+Z0
p为反射系数，RL为回波损耗，SWR为驻波比。
微波功率计性能对比
公司型号
技术指标
频率范围
功率范围
功率种类
四十一所
AV2432
HP公司
HP437B
千兆公司
8541B
10M-110G 10M-110G 10M-40G
-65~20dBm -70~44dBm -70~47dBm
CW 脉冲
峰值
不同探头
CW波
CW 脉冲
峰值
0.09dB/10dB ±1% ~ ±4% 0.05dB/10dB
线性度
探头驻波
最大1.29
最大 1.4
最大1.29
校准源功率准确度 ±1.9%
±1.9%
±1.9%
+23dBm
+23dBm
+23dBm
最大功率
功率计操作步骤
将探头和主机通过电缆连接
开机预热后将探头接到主机校准源，按校准键校准
校准结束后将探头取下，置入测试点频率进行测量
功率计的程控
1 通过面板设置GPIB地址
2 将主控机和功率计通过GPIB电缆连接
3 根据测试需要利用GPIB程控代码对功率计编程
功率计使用注意事项
使用前注意功率计和被测信号共地
测量前注意利用校准源校准
使用功率计时频率和被测频率应一致
当测量功率小于-50dBm时应在测试前校零
出现异常先复位，并参照说明书指导进行
故障测试
功率计常见故障排除
测量系统匹配误差
小功率测量时未
进行校零
使用前未设置测试频率
测量功率出现误差
校准源不准
探头出现故障
功率计常见故障排除
1 功率计测量显示只有-100dBm
2 功率计测量小功率（-40dBm以下）不稳
3 功率计无法测量-50dBm以下功率
4 每次开关机都出现未校准信息
5 出现显示错误、黑屏、按键无反应