無論是實驗室、生產線還是教學，功率測量都是必不可少的。那么，如何測試射頻功率呢？今天安泰考試就和大家分享一下。
在無線電發展初期，測試工程師面對的大多是連續波、調幅、調頻、調相或脈沖信號，都是有規律的。比如連續波調頻或調相信號(如圖1)的功率測量就很簡單，只需要測量平均功率即可。調幅信號的功率(如圖2所示)與其調制深度有關，而脈沖信號的特性則用脈沖寬度和空的比值來表示。對于上述模擬或模擬調制信號，平均功率和峰值功率基本上是射頻功率測量的關注點。
現在，尤其是90年代以后，數字通信開始迅速發展，射頻功率測量的重點開始有所改變。由于數字調制信號(如圖3所示)的包絡是不規則的，其最大和最小電平會隨機變化，變化量非常大。為了描述這類信號的特性，引入了一些新的描述方法，如導頻功率、突發功率、信道功率等。許多傳統的功率計已經無法滿足數字信號功率測量的要求，一些功率測量任務由頻譜分析儀來完成。
下面介紹幾種常見的射頻功率測量方法。在此之前，我們需要明確一點——頻域測量中為什么要用功率來描述信號強度，而不是時域測量中常用的電壓和電流？那是因為在射頻電路中，由于傳輸線上的駐波，電壓和電流失去了唯一性，所以射頻信號的大小一般用功率來表示，國際上通行的功率單位是W、mW、dBm。
頻譜分析儀和功率計都可以測量射頻功率，其中功率計分為吸收式功率計和穿透式功率計。
同樣，對于功率測量，不同的測試儀器和方法有不同的側重點。
射頻功率的測量方法:
頻譜分析儀測量
吸收功率測量
傳遞功率測量
1、頻譜分析儀測量
頻譜分析儀(以下簡稱頻譜儀)是頻域的基本測量儀器。圖4顯示了使用數字中頻技術的光譜儀的基本工作原理。通過低通濾波器后，被測信號進入混頻器，同時與進入混頻器的本振信號混頻。因為混頻器是非線性器件，會產生互調信號。落入濾波器的信號經過ADC，然后依次進入中頻濾波器、包絡檢波器、視頻濾波器、視頻檢波器，最后在屏幕上顯示軌跡。
測量射頻功率參數時，頻譜儀具有以下特性:
1)頻譜分析儀可以測量幅度極小的射頻信號，這取決于頻譜分析儀的一個關鍵指標——DANL(顯示平均噪聲級)，中文的“顯示平均噪聲級”，比如RIGOL公司的DSA875可以達到-161dBm/Hz。圖5為DSA875對頻率為999MHz，功率為-130dBm的信號進行測量的結果，信號清晰可見。
2)頻譜分析儀的幅度測量范圍很廣，從DANL到安全輸入電平+20 dBm甚至+30dBm，動態范圍可達190 dB！目前市場上的功率表最大動態范圍基本都在100 dB以內，比如:
德國公司的nrp8:–70 dBm至+23 dBm
美國某公司u 2041 xa:–70 dBm至+26 dBm
3)頻譜儀可以測量信號的頻率成分，并且可以進行窄帶測量。比如RIGOL公司的DSA875，具有信道功率、導頻功率等高級測量功能，如圖6、7所示。
4)頻譜儀可以同時測量多個載頻信號，觀察信號頻譜儀的分布。
2.吸收功率測量
吸收功率計是一種常用的微波和射頻功率測量器件，其工作原理如圖8所示(二極管檢波器功率計)。被測信號首先進入功率計，功率計的電路可以由熱敏電阻、熱電偶或二極管檢波器組成。功率表由三個測量通道組成，分別測量不同功率大小的信號，經數字處理后將功率值顯示給功率表主機或計算機軟件。現在越來越多的顯示部分由軟件實現(圖9)。
吸收式功率計具有以下特點:
1)在常見的微波和射頻功率測量儀器中，吸收式功率計的幅度測量精度最高；
2)動態范圍一般小于100 dB；
3)無法測量高功率，通常測量上限約為+30 dBm(1 W)。如果需要擴大測量范圍，就需要一個外部衰減器。
4)可以測量各種調制信號的平均功率、峰值功率、突發功率、脈沖寬度和上升/下降時間；
5)不可能像光譜儀一樣測量信號的頻率成分；
6) VSWR無法測量。
鑒于吸收式功率計的這些特點，作為實驗室校準設備，它被廣泛用于校準信號源和光譜儀。
3.通過測量
通過功率測量是吸收式功率測量方法的擴展應用，解決了吸收式功率計在測量大功率和VSWR時的局限性。通過功率測量的最大意義在于可以測量放大器或發射機在大功率狀態下與負載的匹配。提到便攜式功率表，很多人會想到一款產品——Bird 43(圖10)，它是由Bird公司于1952年發明的，至今仍在生產和應用。
定向耦合器是直通功率計的核心器件。VSWR可以通過測量直通功率計的正向功率和入射功率來計算。這種測量方法具有以下特點:
1)通過式功率計具有高功率測量能力；
2)不能測量小振幅的功率；
3)直通功率計受定向耦合器帶寬限制，測量帶寬遠小于光譜儀和吸收功率計；
4)直通功率計可以測量發射機與負載(天線)之間的高功率匹配。
通過本文的介紹可以看出，在射頻功率的測量中，頻譜儀在靈活性和應用范圍上具有先天優勢，吸收式功率計的精度最高，通過式功率計更傾向于測量大功率信號。
以上是安泰測試分享的如何進行射頻功率測試。希望對你有幫助。編輯:付干江
中承科技為客戶提供世界領先的無線射頻測試、無線綜合測試儀、通信測試儀表、無線通信測量、WiFi6e測試儀、藍牙綜測儀等解決，幫助客戶提高產品質量、降低生產成本、提升綜合競爭力。
?微信公眾號