详解如何实现精确测量多通道二极管功率探头功率
7页1、详解如何实现精确测量多通道二极管功率探头功率来 源 : 大 比 特 商 务 网摘 要 : 经 过 近 些 年 的 发 展 , 已 经 涌 现 出 大 量 尺 寸 小 、 坚 固 和 高 精 度 的 集 成功 率 计 产 品 。 尤 其 是 多 通 道 二 极 管 功 率 探 头 在 许 多 应 用 领 域 得 到 广 泛 使 用 。 它们 提 供 了 接 近 热 耦 探 头 的 精 度 , 并 且 精 度 基 本 上 与 信 号 的 调 制 类 型 无 关 。 此 外 ,在 所 有 商 用 功 率 计 中 拥 有 最 大 的 动 态 范 围 。关 键 字 : 功 率 计 ,元 器 件 ,处 理 器 ,功 率 探 头 ,二 极 管长 期 以 来 , 功 率 计 都 是 由 功 率 计 主 机 和 经 电 缆 连 接 的 外 部 功 率 探 头 组 合 在一 起 。 在 功 率 探 头 中 射 频 信 号 被 转 换 成 电 压 信 号 , 经 过 放 大 , 然 后 数 字 化 , 并在 主 机 中 显 示 。此 类 功 率 计 中 , 功 率 探 头 和 功 率 计 主 机 之 间 是
2、 纯 模 拟 传 输 。 这 种 方 法 的优 点 是 可 以 为 当 前 的 任 务 选 择 合 适 的 功 率 探 头 , 而 不 需 要 新 的 功 率 计 主 机 。 但是 其 固 有 的 缺 点 是 功 率 探 头 不 能 独 立 工 作 , 没 有 主 机 则 无 法 使 用 。然 而 , 随 着 元 器 件 日 益 微 型 化 , 以 及 现 在 小 型 、 节 能 处 理 器 的 性 能 不断 提 升 , 情 况 已 经 改 变 。 同 时 , 现 在 能 够 将 功 率 计 制 作 成 小 型 、 集 成 单 元 , 并且 可 通 过 标 准 的 USB 接 口 直 接 将 其 连 接 到 PC 或 功 率 计 主 机 。 这 种 情 况 下 ,主 机 不 进 行 任 何 模 拟 信 号 处 理 ,而 是 主 要 用 于 操 作 功 率 计 和 显 示 测 量 值 。 这种 解 决 方 案 有 显 而 易 见 的 优 点 : 集 成 的 功 率 计 不 再 由 多 个 组 件 构 成 , 能 够 在 制造 过 程 中 对 整 个 功 率 计 进 行 特 性 描 述 。
3、 这 就 不 需 要 像 传 统 方 法 那 样 , 在 测 量 前使 用 参 考 信 号 校 准 探 头 和 主 机 了 。此 外 , 信 号 处 理 对 有 害 的 干 扰 不 再 那 么 脆 弱 , 因 为 信 号 处 理 是 在 集 成 元 件内 部 进 行 的 , 而 且 功 率 探 头 现 在 仅 需 在 信 号 幅 度 非 常 小 的 时 候 进 行 调 零 。探 头 技 术功 率 计 可 基 于 不 同 技 术 制 造 , 这 些 技 术 覆 盖 的 频 率 范 围 可 扩 展 到100GHz 以 上 , 功 率 范 围 从 100pW 到 几 十 W。当 今 , 在 功 率 计 中 主 要 采 用 以 下 技 术 :热 -电 检 波 器多 通 道 二 极 管 检 波 器使 用 二 极 管 检 波 的 宽 带 或 峰 值 探 头使 用 二 极 管 检 波 并 集 成 对 数 检 波 的 连 续 波 探 头热 耦 探 头 使 用 电 阻 将 输 入 的 射 频 功 率 转 换 成 热 量 。 然 后 根 据 这 个 电 阻 和 它周 围 环 境 间 的 温 度 差 计 算
4、 出 射 频 功 率 。 热 耦 探 头 的 主 要 缺 点 是 测 试 速 度 慢 , 不能 显 示 功 率 包 络 。 由 于 热 耦 探 头 的 工 作 方 式 , 它 仅 能 够 用 于 测 量 大 约300nW 以 上 的 功 率 ,动 态 范 围 因 此 受 到 限 制 。 基 于 二 极 管 的 功 率 探 头 能 够 克 服这 一 缺 点 ,可 以 提 供 高 达 90dB 的 动 态 范 围 。 根 据 它 们 的 实 现 方 式 , 某 些 基 于二 极 管 的 功 率 探 头 也 能 够 测 量 高 达 几 十 MHz 带 宽 的 功 率 包 络 。基 于 二 极 管 的 功 率 探 头 , 使 用 RMS 检 波 器 将 射 频 信 号 转 换 成 电 压 信 号 。在 功 率 低 于 -20dBm 以 下 时 , 该 检 波 器 在 射 频 信 号 和 输 出 电 压 之 间 呈 现 线 性 关系 。这 个 区 域 称 为 平 方 律 区 域 。 这 里 , 二 极 管 检 波 器 的 特 性 多 少 有 些 像 热 检 波器 , 并 且 基 本 上 不 受
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