看完这篇才知道射频功率测试,就是这么简单

2018-02-01 16:08:11 来源:21IC
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自从第一台无线电发射机诞生之日起,工程师们就开始关心射频功率测量问题,知道今天这依然是个热门话题。无论是在实验室,产线上还是教学中,功率测量都是必不可少的。
 
在无线电发展初期,测试工程师所面对的大多数是连续波、调幅、调频、调相或脉冲信号,这些信号都是有规律可循的。例如,连续波(如图1)调频或调相信号的功率测量都是很简单,只需要测量其平均功率;调幅信号(如图2)的功率与其调制深度有关,而脉冲信号的特性是以脉冲宽度和占空比来表达。对于以上这些模拟或模拟调制信号,射频功率测量所关心的基本上都是平均功率和峰值功率。
 
 
而现在,特别是20世纪90年代以后,数字通信开始快速发展,射频功率测量的重点也开始有些变化。因为数字调制信号(如图3)的包络无规律可循,其最大和最小电平会随机变化,而且变化量很大。为了描述这类信号的特征,引入了一些新的描述方法,如领道功率,突发功率,通道功率等。很多传统的功率计已经无法满足数字信号功率的测量要求,一部分功率测量的任务已经开始由频谱分析仪来完成。
 
 
下面我们介绍常见的几种射频功率测量方法,在此之前我们还需要明确一件事——在频域测试测量中,为什么习惯以功率来描述信号强度,而不是像时域测试测量中常用的电压和电流?那是因为在射频电路中,由于传输线上存在驻波,电压和电流失去了唯一性,所以射频信号的大小一般用功率来表示,国际通用的功率单位为W,mW,dBm。
 
频谱分析仪和功率计都是可以测量射频功率的,其中功率计又分为吸收式功率计与通过式功率计两种。
同样是功率测量,不同的测试仪器和测试方法所关注的重点是不同的。
 
射频功率的测量方法:
· 频谱分析仪测量
· 吸收式功率测量
· 通过式功率测量
 
1、频谱分析仪测量
频谱分析仪(以下简称频谱仪)是一种基础的频域测试测量仪器,图4为采用数字中频技术频谱仪的基本工作原理。被测信号经过低通滤波器后进入混频器,与同时进入混频器的本地振荡器信号进行混频。由于混频器是非线性器件,所以会产生互调信号,落入滤波器的信号经过ADC,再依次进入中频滤波器,包络检波器,视频滤波器,视频检波器,最后将轨迹显示在屏幕上。
 
在进行射频功率参数测量时,频谱仪具有以下特点:
1)频谱仪可以测量极小幅度的射频信号,这取决于频谱仪的一项关键指标-DANL(Displayed Average Noise Level),中文“显示平均噪声电平”,例如RIGOL公司DSA875该指标可达-161dBm/Hz,图5为DSA875测量一个频率999MHz,功率-130dBm的信号结果,信号清晰可见,这是任何功率计所望尘莫及的。
 
 
2)频谱仪有很大的幅度测量范围,可以从DANL到安全输入电平+20 dBm甚至+30dBm,动态范围可达190 dB!而目前市面上功率计最大动态范围基本上都在100 dB以内,如:
 
德国某公司NRP8S: –70 dBm 到+23 dBm
 
美国某公司U2041XA: –70 dBm 到+26 dBm
 
3)频谱仪可以测量信号的频率分量,并且可以进行窄带测量。例如RIGOL公司的DSA875具备的信道功率与领道功率等高级测量功能,如图6,图7。
 
 
4)频谱仪可以同时测量多载频信号,观察信号频谱仪分布。
 
 
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