第三章功率测量

第三章微波功率测量1微波功率测量第一节基本概念第二节小功率测量第三节中功率测量第四节大功率测量第五节峰值功率测量周期矩形脉冲测量(平均占空比法)直接脉冲法直接读数法2第一节基本概念微波功率是除频率外,表征一个微波信号的重要参数.微波功率测量中常用的单位瓦(W),dB,dBm,dBc3a)dBdB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）.也可以表述为与电压和电流的关系:20lg（甲电压/乙电压）,20lg（甲电流/乙电流）4[例1]甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3dB。[例2]如果甲的功率为46dBm，乙的功率为40dBm，则可以说，甲比乙大6dB。[例3]2×106～0.5×10-15可表述为63dB～-153dB主要优点：1.计算器件级联增益时非常方便（不是简单的相加，对输出饱和的情况就是特例）；2.表述比较简洁。5b)dBmdB表示的是一个相对关系,而dBm是用来表述绝对功率的大小.其定义为:10lg（功率值P/1mw）1mw只是作为一个参考,而只有P可以变化,所以dBm可以表示为功率的绝对大小.6[例1]如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。[例2]对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。7c)dBc有时也会看到dBc，它也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。8910下面我们按小,中,大三个不同功率范围来讨论功率测量方案.具体范围:小功率:<1mw(<0dBm)中功率:1mwto10W(0dBmto40dBm)大功率:>10W(>40dBm)11第二节小功率测量12采用功率计的测试方框图13一些传感器具有代表性的检测功率范围：

-70dBm~-20dBm-30dBm~+20dBm-17dBm~+35dBm-10dBm~+35dBm14校准1.连接系统，在待测件（DUT）处连接校准电缆;2.打开信号源及功率计电源开关，使信号源输出最小;3.如果要采用相对功率读数，调节信号源的输出使功率计上显示有一个合适的数值，记下这个数值作为参考功率;4如果要采用绝对功率读数，调节源的输出使功率计上显示为0dBm。（如果待测件为有源器件如放大器检查一下对该器件的最大输入是多少，因为可能0dBm信号驱动时可能在功率计上超范围了。此时可以采用诸如-5dBm或-10dBm作为参考）。1516采用频谱仪的测试方案17频谱仪测试举例18第三节中功率测量19在微波功率测量当中,大约95%都属于中功率部分,前面我们已经定义了中功率的范围:0dBmto40dBm.相比小功率测量,中功率及大功率测量必须考虑所选元件,及探头的功率处理能力,不然,后果会很严重.20中等功率测试方框图2122对于衰减器的功率处理能力的考虑衰减器衰减量:10dB承受功率:0.5W在上面的测试方案中,衰减器的输入功率只有20dBm,所以在该方案中,这个衰减器足以胜任,一般要保持50%以上的余量.23下面将对两个1W的测试方案进行分析,一个是采用输出耦合方式,一个是采用衰减器衰减的方式.242526下面将对两个5W的测试方案进行分析,一个是采用大功率的功率探头进行测试,一个是采用定向耦合器方案进行测试.272829随堂测试衰减器的选取？注意：功率单位、增益/衰减等系数在计算时的换算关系。30第四节大功率测量31在选取元件和测试上,几乎没有哪种测试比大功率测量需要更多的注意和小心,这不但是在微波领域,在电测试的任何领域都是这样.大功率测试需要注意的两个问题1.元件的功率处理能力2.测试设备的最大输入电平323334在对大功率微波进行测量时，还应该注意：1.不要去接触同轴电缆或连接器的中心导体，因为能量主要集中在这个区域，会对人体造成极大伤害；2.连接器和适配器拧紧，避免产生损耗；3.不要去接触衰减器或终端负载的散热器；4.不要去接触裸露在外的微带电路；5.尽可能采取屏蔽措施，以免造成辐射干扰；6.加射频功率以前,检查所用器件的功率处理能力；7.加射频功率以前,检查测试设备的最大允许输入电平;8.检查所有器件的损耗（如定向耦合器、衰减器）。例如当有0.5dB的损耗，在100W功率情形下有11W的损耗。35第五节峰值功率测量3.5.1周期矩形脉冲测量(平均占空比法)3.5.2直接脉冲法3.5.3直接读数法36373.5.1周期矩形脉冲测量(平均占空比法)38平均功率占空比法393.5.2直接脉冲法40步骤——第一步：调节脉冲包络的参考；第二步：调节连续波输出的频率和脉冲频率一致并使