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頻譜儀和功率計(jì)等儀器功率測(cè)量的差異


  來源: 射頻微波實(shí)驗(yàn)室 時(shí)間:2020-10-14 編輯:清風(fēng)
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能夠測(cè)量射頻信號(hào)功率的儀器很多,其中常用的通用射頻儀器有以下幾類:

-功率計(jì)

-頻譜和信號(hào)分析儀

-接收機(jī)

-網(wǎng)絡(luò)分析儀

-數(shù)字通信綜測(cè)儀


功率計(jì)

-功率測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)儀器。

-熱電功率探頭通過熱電元件(熱偶、熱電堆或熱敏電阻)實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量。

-二極管功率探頭,利用二極管的平方律(輸出電壓與輸入電壓的平方成線性正比關(guān)系),在探頭匹配阻抗已知情況下,測(cè)量獲取電壓的平方就相當(dāng)于功率的直接測(cè)量。

-功率計(jì)不能區(qū)分頻率,測(cè)量值對(duì)應(yīng)其工作頻段內(nèi)的所有頻率信號(hào)的總的平均功率。

-功率計(jì)的靈敏度不高,通常熱電探頭>-50dBm,二極管探頭>-70dBm,在靈敏度極限小信號(hào)測(cè)量情況下,不確定度較大,需要足夠多的平均次數(shù),足夠長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間。

-所有類型功率計(jì)都可以準(zhǔn)確測(cè)量信號(hào)的平均功率。

-只有二極管寬帶功率探頭才能測(cè)量峰值功率及其時(shí)域變化曲線。


頻譜儀/接收機(jī)

-通過混頻、濾波等器件,將指定頻率的信號(hào)變頻為中頻IF信號(hào),再用ADC數(shù)字化后,首先進(jìn)行數(shù)字電壓包絡(luò)檢波,其后按照設(shè)定的檢波器(如峰值、RMS、平均等)進(jìn)行檢波運(yùn)算,獲得該頻點(diǎn)分辨率帶寬(RBW)內(nèi)的功率值。

-只有單載波信號(hào)或者帶寬

-超過RBW的寬帶信號(hào),需要測(cè)試信道功率(channel power)或帶內(nèi)功率(band power)測(cè)試模式,檢波器RMS,掃描時(shí)間足夠長(zhǎng)以獲得穩(wěn)定曲線,此時(shí)獲得信號(hào)的平均功率。

-零掃寬(Zero Span)點(diǎn)頻CW時(shí)域功率測(cè)量模式,只能準(zhǔn)確測(cè)量帶寬小于RBW的信號(hào)功率,不可測(cè)量大于RBW的寬帶信號(hào);通常選用采樣值檢波器,Time domain power - Peak獲得峰值功率,RMS獲取平均功率。


信號(hào)分析儀

- IQ analyzer通過寬帶I/Q解調(diào)分析,獲取I/Q模值對(duì)應(yīng)功率值。

- IQ analyzer適用于寬帶信號(hào)的功率幅度測(cè)量,獲得解調(diào)帶寬內(nèi)的信號(hào)功率時(shí)域數(shù)據(jù)曲線。

-專用信號(hào)解調(diào)分析選件,直接解調(diào)分析對(duì)應(yīng)信號(hào)類型,獲得目標(biāo)功率值。


網(wǎng)絡(luò)分析儀

-網(wǎng)絡(luò)分析儀的波量Wave quantitie獲取輸入信號(hào)(b)或輸出信號(hào)(a)的功率。

-測(cè)試原理與接收機(jī)一致。

-網(wǎng)絡(luò)分析儀通常需要配合USB功率探頭進(jìn)行功率校準(zhǔn)。


綜測(cè)儀

-與信號(hào)分析儀類似,直接解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)通信信號(hào),獲得功率值。


頻譜儀與功率計(jì)測(cè)量值差異分析


當(dāng)信號(hào)為純凈線性單載波CW時(shí)

-功率計(jì)與頻譜儀測(cè)量數(shù)值基本相等,功率計(jì)準(zhǔn)確度更高


當(dāng)信號(hào)非線性、諧波和雜散分量很大時(shí)

-工作帶寬較大的功率計(jì)測(cè)量值,大于帶寬較小的功率計(jì)

-功率計(jì)測(cè)量值大于頻譜基波頻點(diǎn)的Marker讀數(shù),因?yàn)楣β视?jì)測(cè)量值包括多個(gè)頻率分量的總功率


寬帶調(diào)制信號(hào)測(cè)試時(shí)

-諧波雜散較小的信號(hào),功率計(jì)平均功率與頻譜儀channel power測(cè)量數(shù)值基本相等,功率計(jì)準(zhǔn)確度更高


脈沖調(diào)制信號(hào)測(cè)試時(shí)

-諧波較小的情況下,功率計(jì)平均功率與頻譜儀channel power測(cè)量數(shù)值基本相等,功率計(jì)準(zhǔn)確度更高。

-當(dāng)滿足信號(hào)脈寬>2/VBW(功率探頭)以及信號(hào)脈寬>2/RBW(頻譜儀)時(shí),寬帶峰值功率探頭的峰值功率讀數(shù),與頻譜儀zero span時(shí)域功率的Peak值相等,均值與時(shí)域功率的RMS值相等。(作者:陳峰


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