电测人必读!这种仪器广泛应用于其它仪器功率校准,你了解多少?

原创 每日E问 2023-07-20 16:58

1. 关键词(应用技术)

功率计、功率计探头

2. 摘要

功率计是测量信号功率的仪器,是射频微波功率测量的标准设备,常用作其它仪器的功率校准设备。功率计探头通过USB连接主机实现测试功能,完成检测信号和获取测试数据,主机用来实现用户操作和显示界面及数据存储。功率计探头具有数字化,小型化特点,探头可以完成所有测试功能以及测试数据的采集;

3. 功率探头类型及原理

3.1分类

根据探头采用的技术类型,可分为两大类:热电探头和二极管探头。热电探头又分为热敏、热偶和热电堆三个类别;二极管探头又分为单通道、多通道和宽带几个类别,二极管探头通常采用多通道技术以扩展动态范围;二极管探头根据不同的视频带宽设计,又细分为通用探头、平均功率探头和宽带探头。

3.1.1二极管探头分类

通用探头(VBW:100~200kHz)

适用于小功率测量的几乎所有测量场合

可测量所有类型信号的平均功率

可测量μs以上脉冲调制信号的峰值功率和时隙功率

工作频率上限可达67GHz,下限10MHz

功率量程-70 ~20dBm

通用探头是多通道二极管探头,均衡考虑精度、量程和速度

平均值探头(VBW<200Hz)

常用在EMC系统中

仅可测量信号的平均功率

功率量程-70~20dBm

工作频率上限不超过18GHz,下限可至9kHz或更低

宽带(峰值)探头 (VBW>30MHz)

窄脉冲信号测量的最佳选择

平均功率量程 -60~20dBm,脉冲峰值功率量程 -35 ~ 20 dBm

脉冲功率分析,包括时间和功率参数

射频多通道间信号时间和功率参数关系分析

高速数据采样和记录

3.1.2热电探头

根据探头的应用场合,热电探头测试准确度高,功率测试动态范围小,适合射频微波信号平均功率的计量校准;二极管探头功率测量动态范围大,速度快,适合研发测试。

热电功率探头测试信号的平均功率准确度最高;

常用作功率计量校准标准设备;

频率范围DC~110GHz或更高;

可测量所有类型信号的平均功率;

不能直接测量宽带信号峰值功率;

功率量程范围较小,通常 -35 ~ 20dBm

3.2原理

3.2.1热电功率探头

热敏功率探头采用热敏电阻作为核心元部件,输入信号经过热敏电阻的功率被其吸收后温度升高,电阻值发生显著变化,利用电桥测量电阻值的变化,显示功率值。

热偶功率探头的核心部件是热电偶。将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生温差电势,电势的大小正比于吸收的高频功率值,这种现象称为热电效应,又称为塞贝克(Seebeck)效应。利用热电偶型功率计中的热偶结直接吸收高频信号功率,热结点温度升高,产生温差电势,电势的大小正比于吸收的射频功率值,进行功率测量。

为了提高热电偶的灵敏度,可将多个热电偶串联起来组成热电堆;热电堆的输出电压(输出温差电动势)是多个热电偶的输出电压之和。

综合考虑测试频率范围、功率范围和准确度,热电堆是目前最佳热电功率探头技术。

3.2.2二极管功率探头

二极管功率探头采用半导体二极管作为核心元部件,采用平方率检波,获得V^2,对应功率值。平方率检波,就是在小信号范围(-70dBm~-13dBm),肖特基(schottky)二极管输出电压正比于输入功率,或者说正比于输入电压幅度的平方,通过输出电压的测量,得出功率测量值。单一通道量程范围不够,通常增设前端衰减器的通道并行测量,对各通道测试数据进行智能判断和修正,这样可以实现超过90dB大动态范围功率的准确测量。

单一通道量程范围不够,通常增设前端衰减器的通道并行测量,对各通道测试数据进行智能判断和修正,这样可以实现超过90dB大动态范围功率的准确量。

4. 功率计探头选型

4.1平均功率测试

平均功率的测试一般采用热电堆智能探头。

常见的型号有:R&S®NRP18T(N)、R&S®NRP40T(N)等

4.2峰值功率

脉冲调制信号,通常采用峰值功率探头测试,即是宽带二极管探头,视频带宽决定其窄脉冲测试能力。

常见的型号有:R&S®NRP-Z81、R&S®NRP-Z85

4.2大动态功率范围测量

兼顾测试准确度和测量动态范围(-70dBm~+23dBm),采用二极管探头。常见的有:R&S®NRP8S(N)、R&S®NRP18S(N)等


以上便是关于功率计探头的相关介绍,大家可以在君鉴科技旗下测试仪器信息服务平台“每日E问”中,搜索并查看各种类型的功率计探头,并进行相互间的对比。

——作者 君鉴科技/杨洋

——来源 每日E问eteforum

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