5分鐘帶你了解這件功率校準(zhǔn)神器

對于電子測試工程師來說，功率計是一種應(yīng)用非常廣泛的測試儀器，那么功率計探頭具體分為哪些類型、其各自有何特點、工作原理又是什么，大家了解多少呢？

今天，我們就來一起學(xué)習(xí)下，功率計探頭的相關(guān)知識。

名詞定義

功率計是測量信號功率的儀器，是射頻微波功率測量的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，常用作其它儀器的功率校準(zhǔn)設(shè)備。功率計探頭通過USB連接主機(jī)實現(xiàn)測試功能，完成檢測信號和獲取測試數(shù)據(jù)，主機(jī)用來實現(xiàn)用戶操作和顯示界面及數(shù)據(jù)存儲。功率計探頭具有數(shù)字化，小型化特點，探頭可以完成所有測試功能以及測試數(shù)據(jù)的采集。

大家可以在君鑒科技旗下測試儀器信息服務(wù)平臺“每日E問”中，搜索并查看各種類型的功率計探頭，并進(jìn)行相互間的對比。

具體分類

1.功率探頭類型及原理

1.1分類

根據(jù)探頭采用的技術(shù)類型，可分為兩大類：熱電探頭和二極管探頭。熱電探頭又分為熱敏、熱偶和熱電堆三個類別；二極管探頭又分為單通道、多通道和寬帶幾個類別，二極管探頭通常采用多通道技術(shù)以擴(kuò)展動態(tài)范圍；二極管探頭根據(jù)不同的視頻帶寬設(shè)計，又細(xì)分為通用探頭、平均功率探頭和寬帶探頭。

1.1.1二極管探頭分類

通用探頭（VBW：100~200kHz）

適用于小功率測量的幾乎所有測量場合

可測量所有類型信號的平均功率

可測量μs以上脈沖調(diào)制信號的峰值功率和時隙功率

工作頻率上限可達(dá)67GHz，下限10MHz

功率量程-70 ~20dBm

通用探頭是多通道二極管探頭，均衡考慮精度、量程和速度

平均值探頭（VBW<200Hz）

常用在EMC系統(tǒng)中

僅可測量信號的平均功率

功率量程-70~20dBm

工作頻率上限不超過18GHz，下限可至9kHz或更低

寬帶(峰值)探頭 (VBW>30MHz)

窄脈沖信號測量的最佳選擇

平均功率量程 -60~20dBm，脈沖峰值功率量程 -35 ~ 20 dBm

脈沖功率分析，包括時間和功率參數(shù)

射頻多通道間信號時間和功率參數(shù)關(guān)系分析

高速數(shù)據(jù)采樣和記錄

1.1.2熱電探頭

根據(jù)探頭的應(yīng)用場合，熱電探頭測試準(zhǔn)確度高，功率測試動態(tài)范圍小，適合射頻微波信號平均功率的計量校準(zhǔn)；二極管探頭功率測量動態(tài)范圍大，速度快，適合研發(fā)測試。

熱電功率探頭測試信號的平均功率準(zhǔn)確度最高；

常用作功率計量校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備；

頻率范圍DC~110GHz或更高；

可測量所有類型信號的平均功率；

不能直接測量寬帶信號峰值功率；

功率量程范圍較小，通常 -35 ~ 20dBm

1.2原理

1.2.1熱電功率探頭

熱敏功率探頭采用熱敏電阻作為核心元部件，輸入信號經(jīng)過熱敏電阻的功率被其吸收后溫度升高，電阻值發(fā)生顯著變化，利用電橋測量電阻值的變化，顯示功率值。

熱偶功率探頭的核心部件是熱電偶。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩個接點處的溫度不同時，回路中將產(chǎn)生溫差電勢，電勢的大小正比于吸收的高頻功率值，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克（Seebeck）效應(yīng)。利用熱電偶型功率計中的熱偶結(jié)直接吸收高頻信號功率，熱結(jié)點溫度升高，產(chǎn)生溫差電勢，電勢的大小正比于吸收的射頻功率值，進(jìn)行功率測量。

為了提高熱電偶的靈敏度，可將多個熱電偶串聯(lián)起來組成熱電堆；熱電堆的輸出電壓（輸出溫差電動勢）是多個熱電偶的輸出電壓之和。

綜合考慮測試頻率范圍、功率范圍和準(zhǔn)確度，熱電堆是目前最佳熱電功率探頭技術(shù)。

1.2.2二極管功率探頭

二極管功率探頭采用半導(dǎo)體二極管作為核心元部件，采用平方率檢波，獲得V^2，對應(yīng)功率值。平方率檢波，就是在小信號范圍（-70dBm~-13dBm），肖特基（schottky）二極管輸出電壓正比于輸入功率，或者說正比于輸入電壓幅度的平方，通過輸出電壓的測量，得出功率測量值。單一通道量程范圍不夠，通常增設(shè)前端衰減器的通道并行測量，對各通道測試數(shù)據(jù)進(jìn)行智能判斷和修正，這樣可以實現(xiàn)超過90dB大動態(tài)范圍功率的準(zhǔn)確測量。

單一通道量程范圍不夠，通常增設(shè)前端衰減器的通道并行測量，對各通道測試數(shù)據(jù)進(jìn)行智能判斷和修正，這樣可以實現(xiàn)超過90dB大動態(tài)范圍功率的準(zhǔn)確量。

2.功率計探頭選型

2.1平均功率測試

平均功率的測試一般采用熱電堆智能探頭。

常見的型號有：R&SNRP18T（N）、R&SNRP40T（N）等

2.2峰值功率

脈沖調(diào)制信號，通常采用峰值功率探頭測試，即是寬帶二極管探頭，視頻帶寬決定其窄脈沖測試能力。

常見的型號有：R&SNRP-Z81、R&SNRP-Z85

2.3大動態(tài)功率范圍測量

兼顧測試準(zhǔn)確度和測量動態(tài)范圍（-70dBm~+23dBm），采用二極管探頭。常見的有：R&SNRP8S（N）、R&SNRP18S（N）等。

——作者 君鑒科技/楊洋

——來源 每日E問eteforum