在進行射頻功率參數(shù)測量時,頻譜儀具有以下特點:
頻譜儀可以測量極小幅度的射頻信號,這取決于頻譜儀的一項關鍵指標——DANL(Displayed Average Noise Level),中文“顯示平均噪聲電平”。圖5為測量一個頻率999MHz,功率-130dBm的信號結(jié)果,信號清晰可見,這是任何功率計所望塵莫及的。
2)頻譜儀有很大的幅度測量范圍,可以從DANL到安全輸入電平+20 dBm甚至+30dBm,動態(tài)范圍可達190 dB!而目前市面上功率計最大動態(tài)范圍基本上都在100 dB以內(nèi),如:
德國某公司NRP8S: –70 dBm 到+23 dBm;
美國某公司U2041XA: –70 dBm 到+26 dBm。
3)頻譜儀可以測量信號的頻率分量,并且可以進行窄帶測量。如圖6,圖7。
頻譜儀可以同時測量多載頻信號,觀察信號頻譜儀分布。
2.吸收式功率測量
吸收式功率計是常用的微波與射頻功率測量設備,其工作原理如下圖(二極管檢波器功率計)所示。被測信號首先進入功率計,功率計電路可采用熱敏電阻,熱電偶或二極管檢波器等不同方式構(gòu)成,功率計內(nèi)部由3路測量通道組成,分別測量不同功率大小的信號,經(jīng)過數(shù)字處理后將功率值顯示到功率計主機或是電腦軟件中,現(xiàn)在越來越多的顯示部分采用軟件來實現(xiàn)(如圖9)。
吸收式功率計有以下特點:
1)在常見的微波與射頻功率測量儀器中,吸收式功率計的幅度測量精度是最高的;
2)動態(tài)范圍一般不會超過100 dB;
3)不能測量大功率,通常測量上限在+30 dBm(1 W)左右,如果需要擴展測量范圍,則需要外接衰減器;
4)可以測量各種調(diào)制信號的平均功率、峰值功率、突發(fā)功率、脈沖寬度、上升/下降時間;
5)不能像頻譜儀一樣測量信號的頻率分量;
6)不能測量VSWR。?
鑒于吸收式功率計的這些特點,其作為實驗室校準設備,用來校準信號源和頻譜儀的應用較多。
3.通過式測量
通過式功率測量是對吸收式功率測量法的一種擴展應用,解決了吸收式功率計測量大功率和VSWR的局限性。通過式功率測量最大的意義就是可以測量放大器或發(fā)射機在大功率狀態(tài)下與負載的匹配。提到通過式功率計,很多人會聯(lián)想到一個產(chǎn)品——Bird 43(下圖),由Bird公司1952年發(fā)明,至今仍在生成與應用。
通過式功率計的核心器件是定向耦合器,通過測量通過功率計的正向功率與反射功率計算出VSWR,這種測量方法有以下特點:
1)通過式功率計具有大功率測量能力;
2)不能測量幅度很小的功率;
3)通過式功率計受到定向耦合器的帶寬限制,測量帶寬相對頻譜儀與吸收式功率計要小很多;
4)通過式功率計可以測量發(fā)射機與負載(天線)之間的大功率匹配。
通過本文的介紹可見,在射頻功率測量中,頻譜儀在靈活性,適用范圍具有先天的優(yōu)勢,吸收式功率計精度最高,通過式功率計則更偏向于大功率信號測量。