精確產生射頻微波功率的解決方案

1、精確產生射頻微波功率的解決方案精確產生射頻、微波功率的解決方案來源：互聯(lián)網(wǎng)電平控制探頭可以精確產生所需要的信號功率，可用于頻譜儀、接收機等儀器的計量，也可以用于精確的系統(tǒng)增益評估等應用。 傳統(tǒng)的校準解決方案都是采用外置功分器并外接功率計的方式來實現(xiàn)精確功率的產生。一、精確控制輸出功率的傳統(tǒng)解決方案信 號源的真實輸出功率總會隨著時間、頻率有微小的變化， 要使到達被測件的功率盡可能精確，就需要實時地對輸出功率進行監(jiān)控和調節(jié)，傳統(tǒng)的功率探頭無法單獨完 成這樣的工作，必須外接功分器來實現(xiàn)，如圖 1 所示，其中 UUT 為被測單元， 如接收機、頻譜儀或者需要精準功率的射頻微波模塊。圖 1.外接功分器的解

2、決方案圖 2. 實時監(jiān)控 UUT輸入功率值的測試配置二、 NRP系列功率探頭的優(yōu)勢傳統(tǒng)的功率測量必須具備功率計主機以及不同頻率和功率測試范圍的功率探頭，才能完成測試，在測試前還需要用一個0dBm的校準信號進行功率計校準。R&S NRP系列功率探頭采用了全新的智能功率測量技術， 探頭本身就是一臺功率計， 探頭后面的連接線僅用來傳輸測試數(shù)據(jù)， 實現(xiàn)了功率測量和數(shù)據(jù)處理的一體化，測 量前只需在探頭空載時進行清零操作，便可開始精確的功率測量，可以測量平均功率、時隙功率、突發(fā)功率等，如果采用 NRP-Z81峰值探頭，還可以實現(xiàn)峰值 功率測量，可測量的最小脈沖分辨率達到了12.5ns ，最大帶寬為

3、30MHz。先進的技術使得 NRP系列功率探頭的應用更為方便靈活，典型應用方式為以下三種：a) 可以直接連接功率計主機，得到功率測試結果；b) 通過 USB接口與 PC相連，使用軟件 NRPview或編程實現(xiàn)功率測量；c) 連接 R&S 公司的信號源、頻譜儀、矢網(wǎng)、接收機等儀器，實現(xiàn)功率測量。三、 R&S 電平控制探頭的解決方案及應用R&S NRP-Z28（頻率范圍 10MHz18GHz）、NRP-Z98（頻率范圍 9kHz6GHz）系列電平控制探頭，包括了一個低反射系數(shù)的功分器， 和一個多通道的二極管功率探頭， 探頭結構及其工作原理可參見圖 3，射頻輸入信號經(jīng)過功分器

4、，一路輸出到射頻輸出，另一路到內置的功率探頭內， 實現(xiàn)精確的功率測量，然后測試數(shù)據(jù)通過 USB接口輸出。R&S NRP-Z28/Z98系列探頭把功分器和功率探頭很好地結合在一起， 減少了外部功分器的連接不便與不確定性因素。 同時，由于 NRP系列探頭的測量與數(shù)據(jù) 處理一體化優(yōu)勢，可以直接將探頭 USB輸出連接到SMU200A/SMJ/SMATE/SMA/SMB/SMF等R&S公司的數(shù)字、射頻、微波信 號源上?？芍苯釉谛盘栐唇缑嫔贤瓿呻娖降木_測量和調整， 確保到達被測單元的功率值的精確性。圖 3. R&S NRP-Z28/Z98 的結構及其工作原理在 圖 4 中可以看到

5、，而如果沒有NRP-Z28/Z98的修正，信號源輸出功率隨著頻率變化可能有零點幾 dB 的偏差（藍色曲線），該偏差由于信號源頻率響應或 端口駐波的影響而產生，無法滿足精確測量的要求， 而采用電平控制探頭可以精確的對信號源頻響和端口駐波的影響進行補償，圖中上面的粉紅色曲線是經(jīng)過NRP-Z28/Z98修正后的電平輸出 ( 粉紅色曲線 ) 非常精確穩(wěn)定。圖 4.帶電平修正和不帶電平修正的差別NRP-Z28/Z98與信號源有兩種連接方式，在圖 5 中，左邊是帶功率計主機的方式， 右邊是直接連接信號源的方式，第二種連接更為簡單方便，可以直接在信號源的屏幕上進行精確的電平調節(jié)，操作界面如圖 6 所示。圖

6、5.兩種電平控制探頭的連接方法圖 6. 在信號源 SMU界面直接進行功率的測量與調節(jié)四、保證測試準確度由 于反射系數(shù)的影響，會引入測量的不確定度， NRP系列探頭可以把反射系數(shù)考慮進去，對結果進行伽馬（ ）修正， NRP-Z28/Z98探頭與 UUT之間的 失配不確定度可以進一步減小。反射系數(shù) 對測試結果有影響，有反射存在時，功率計測量的功率值與發(fā)射功率并不相等， 此時存在反射功率 P .圖 7.反射系數(shù)對測量結果的影響描述復數(shù)阻抗輸入端反射波的幅度和相位。負載端的反射系數(shù)用 L 描述，信號源端的反射系數(shù)用 G描述，則入射功率 Pi 與發(fā)射功率 PGZ0 之間的關系如下，用描述反射系數(shù)的幅度，

7、 這樣入射功率與信號源發(fā)射功率之間滿足如下關系式， 該關系式就代表了輸入功率的不確定度。如果要對反射特性進行修正， 則必須知道源和負載的反射系數(shù)， 探頭端的反射系數(shù)由探頭自身給出，信號源的反射系數(shù)可以用矢量網(wǎng)絡分析儀測量 S11 參數(shù)得到，伽馬修正的實現(xiàn)原理如圖8 所示。圖 8. NRP 功率計伽馬修正的實現(xiàn)如果在 NRP-Z28/Z98探頭與 UUT之間還存在轉接頭、衰減器或其它連接電纜等二端口網(wǎng)絡，還可以用去嵌入方式實現(xiàn) S 參數(shù)修正，其修正原理如圖 9 所示，該二端口網(wǎng)絡的 4 個 S 參數(shù)可以用矢量網(wǎng)絡分析儀測量得到一個 S2P文件來描述，再通過 USB接口把 S2P文件下載到探頭中，完成測試結果的 S 參數(shù)修正。圖 9. NRP 功率計 S 參數(shù)修正的實現(xiàn)與普通的 NRP終端式功率探頭類似，NRP-Z28/Z98系列電平控制探頭的 S 參數(shù)修正的實現(xiàn)如