微波测量课件：第四章 功率测量.ppt

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1、1第四章微波功率测量微波功率测量第一节基本概念第二节小功率测量第三节中功率测量第四节大功率测量第五节峰值功率测量周期矩形脉冲测量(平均占空比法)直接脉冲法直接读数法23信号电平太低信号淹没于噪声合适信号电平的重要性信号电平太高产生非线性失真Nonlineardistortion甚至损毁器件RL0.0dBmATTEN10dB10dB/DIVSTART150MHzSTOP1.150GHzRB3.00MHzVB300kHzST13.89msec为何不测量电压DCLowFrequencyHighFrequencyVInc

2、VRefZSZORLVRLVRL-+±ZSZSII电压测量简单直观，如果需要功率，计算也非常简单。P=VI频率接近1GHz时，因为此时直接测电压和电流是不切实际的。其中一个很重要的原因是电压和电流沿无耗传输线不同位置变化，而功率时恒定的；如果时波导传输线，电压和电流难以定义；因此，对射频微波而言，功率易于测量也易于理解，比电压和电流应用更广泛功率定义:P=(I)(V)IRV+-AmplitudetPIVDCcomponentofpowerACcomponentofpower对交流信号而言，功率时时间函数。电流和电

3、压乘积时正弦曲线，频率时交流信号的2倍，相对于直流而言一般用平均功率表示。功率曲线覆盖的面积除以发生这段功率的时间长度（通常采用周期时间内的功率）。电路理论中对任意负载，功率为电压和电流的乘积，P=(I)(V)。功率因子P（定义为电压和电流的正弦函数乘积）对于纯电阻负载，功率P为某一瞬时电压和电流的乘积。第一节基本概念微波功率是除频率外,表征一个微波信号的重要参数.微波功率测量中常用的单位瓦(W),dB,dBm6功率单位为瓦特watt(W):1W=1joule/sec源于瓦特的电参数:1volt=1watt/a

4、mpere以dB表示的相对功率:P(dB)=10log(P/Pref)以dBm表示的绝对功率:P(dBm)=10log(P/1mW)单位及定义a)dBdB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）.也可以表述为与电压和电流的关系:20lg（甲电压/乙电压）,20lg（甲电流/乙电流）7[例1]甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3dB。[例2]如果甲的功率为46dBm，乙的功

5、率为40dBm，则可以说，甲比乙大6dB。[例3]2×106～0.5×10-15可表述为63dB～-153dB8b)dBmdB表示的是一个相对关系,而dBm是用来表述绝对功率的大小.其定义为:10lg（功率值P/1mw）1mw只是作为一个参考,而只有P可以变化,所以dBm可以表示为功率的绝对大小.9[例1]如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。[例2]对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46d

6、Bm。10c)dBc有时也会看到dBc，它也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。11在众多功率测量仪表中，功率计是最常用的，其精度达1/100dB，其他的如网络分析仪，频谱分析仪，示波器可达1/10dB。功率计采用功率探头将功率转换成电压测试，显示成对数或线性功率表示方式.1314结构框图SubstitutedDC

7、orlow-frequencyequivalentNetRFpowerabsorbedbysensorPowerSensorPowerMeterDisplayDiodeDetectorsThermocouplesThermistors功率探头将射频微波功率转换为直流或低频信号输入到功率计主机，然后在主机中检测此信号，每一直流信号对应一射频微波功率。又三种类型的功率探头：热敏电阻，热电偶及检波二极管16热敏电阻式平衡电桥直流替代法＋－热敏电阻座eg偏置电源E热电偶两种不同金属组成热电偶，节点温度不同产生热电动势检

8、波二极管利用二极管平方率特性R3R1R2RbR1/R2=R3/RbPDC+PRF=Constant测辐射热计Characteristiccurvesofatypicalthermistorelement测辐射热计，通常是用热敏电阻随温度变化改变阻值的原理设计的，对于热敏电阻型的功率探头其实也是属于测热辐射计这一类。当射频微波信号消耗在热敏电阻上时产生温度变化，作为热敏电阻