5分钟带你了解这件功率校准神器

对于电子测试工程师来说，功率计是一种应用非常广泛的测试仪器，那么功率计探头具体分为哪些类型、其各自有何特点、工作原理又是什么，大家了解多少呢？

 

今天，我们就来一起学习下，功率计探头的相关知识。

 

名词定义

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。

 

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。

 

 

 

 

 

 

具体分类

1.功率探头类型及原理

1.1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。

 

1.1.1二极管探头分类

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

 

1.1.2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

 

1.2原理

1.2.1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。

 

1.2.2二极管功率探头

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。

 

2.功率计探头选型

2.1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&SNRP18T（N）、R&SNRP40T（N）等

 

2.2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&SNRP-Z81、R&SNRP-Z85

 

2.3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&SNRP8S（N）、R&SNRP18S（N）等。

 

——作者 君鉴科技/杨洋

——来源 每日E问eteforum