射頻功率測(cè)量技術(shù)及其應(yīng)用

0 引言

射頻功率計(jì)一般由功率傳感器（亦稱功率探頭）、功率檢測(cè)電路和顯示裝置組成。功率計(jì)分吸收式（又稱終端式）和通過(guò)式兩種，前者是以功率傳感器探頭作為被測(cè)系統(tǒng)的終端負(fù)載，由它吸收全部被測(cè)功率，最后通過(guò)顯示器顯示出被測(cè)功率值。

測(cè)量射頻功率有4種方法：

①利用二極管檢測(cè)功率法；

②等效熱功耗檢測(cè)法；

③真有效值>直流（ TRMS> DC）轉(zhuǎn)換檢測(cè)功率法；

④對(duì)數(shù)放大檢測(cè)功率法。下面分別介紹這4種方法并對(duì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)加以比較，最后闡述射頻功率測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 利用二極管檢測(cè)功率法

用二極管檢測(cè)輸入功率的電路如圖1所示

圖1（a）為簡(jiǎn)單的半波整流、濾波電路，該電路的總輸入電阻為50Ω。VD為整流管， C為濾波電容。射頻輸入功率PIN經(jīng)過(guò)整流濾波后得到輸出電壓UO.但當(dāng)環(huán)境溫度升高或降低時(shí)UO會(huì)顯著降低。圖1（ b）為經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的二極管檢測(cè)輸入功率的電路，該電路增加了溫度補(bǔ)償二極管VD2，可對(duì)二極管VD1的整流電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。二極管具有負(fù)的溫度系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)VD1的壓降會(huì)減小，但VD2的壓降也同樣地減小，最終使輸出電壓仍保持恒定。補(bǔ)償后UO與PIN、誤差γ的特性曲線如圖2所示,圖2中給出了當(dāng)環(huán)境溫度分別為+25℃、- 40℃和+85℃時(shí)的誤差曲線。

需要指出，二極管檢測(cè)電路是以平均值為響應(yīng)的，它并不能直接測(cè)量輸入功率的有效值，而是根據(jù)正弦波有效值與平均值的關(guān)系來(lái)間接測(cè)量有效值功率。顯然，當(dāng)被測(cè)波形不是正弦波時(shí)，波峰因數(shù)就不等于1.4142，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。