Введение
Электрическое испытательное оборудование
Микроволновой измеритель мощности – это прибор, измеряющий электрическую мощность на микроволновых частотах, обычно в диапазоне от 100 МГц до 40 ГГц. Как правило, микроволновой измеритель мощности состоит из измерительной головки, содержащей собственно датчик мощности, соединенной кабелем с основным блоком измерителя, который отображает показания мощности. Измерительная головка может называться датчиком мощности или держателем. Для разных частот или уровней мощности могут использоваться различные датчики мощности. Исторически в большинстве комбинаций датчика мощности и измерителя датчик преобразовывал микроволновую мощность в аналоговое напряжение, которое считывалось измерителем и преобразовывалось в показание мощности. В современных измерительных головках датчиков мощности часто встроена электроника для формирования цифрового сигнала, позволяющая подключать их через USB к компьютеру, который выполняет функции измерителя мощности. Микроволновые измерители мощности обладают широкой полосой пропускания и не являются частотно-селективными. Для измерения мощности конкретного частотного компонента в присутствии других сигналов на разных частотах требуется анализатор спектра или измерительный приемник.
Технологии датчиков
Существует множество различных технологий, которые применялись в качестве элемента измерения мощности. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.
Тепловой
Термодатчики обычно можно разделить на две основные категории: датчики мощности на термопарах и датчики мощности на основе терморезисторов. Тепловые датчики работают за счет поглощения энергии радиочастотного и микроволнового сигнала и регистрации вызванного этим повышения температуры. Поэтому они реагируют на истинную среднюю мощность сигнала, независимо от того, является ли он импульсным, непрерывным (CW), амплитудно-модулированным (AM/FM) или имеет любую другую сложную модуляцию (Agilent, 2008). Датчики мощности на термопарах составляют большинство тепловых датчиков мощности, продаваемых в настоящее время. Они, как правило, обладают хорошей линейностью, достаточной скоростью отклика и широким динамическим диапазоном. Микроволновая мощность поглощается нагрузкой, повышение температуры которой измеряется термопарой. Датчикам на термопарах часто требуется эталонный источник постоянного или микроволнового тока для калибровки перед измерением, который может быть встроен в измеритель мощности. Датчики мощности на основе терморезисторов, такие как Keysight 8478B, обычно используются только в тех случаях, когда важна их высокая линейность, поскольку они значительно медленнее и имеют меньший динамический диапазон, чем датчики на термопарах или диодах. Тем не менее, датчики мощности на основе терморезисторов остаются предпочтительным выбором для эталонов передачи мощности благодаря возможности замещения постоянным током. К другим технологиям теплового зондирования относятся микроволновые калориметры, болометры и квазиоптические импульсные микроволновые датчики.
Диод
Многие микроволновые головки используют диоды для выпрямления входящей микроволновой мощности и обладают чрезвычайно быстрым временем отклика. Диод обычно работает в области, описываемой квадратичным законом, и, следовательно, выдает выходное напряжение, пропорциональное мощности ВЧ-сигнала. Для расширения динамического диапазона за пределы квадратичной области применяются схемы коррекции линейности или несколько диодных стеков. Благодаря развитию комплексных алгоритмов компенсации данных и топологии диодных стеков, диодные датчики, такие как Keysight E9300A, способны адекватно реагировать на сложные модулированные сигналы в широком динамическом диапазоне. Как и термопарные датчики, они часто требуют опорного источника.
Сила поля
Другие технологии были исследованы или внедрены для использования в качестве датчиков мощности, но в настоящее время не получили широкого распространения; к ним относятся датчики на основе лопастей крутящего момента, электронного луча, МЭМС, эффекта Холла и атомных фонтанов.
Показать
Измерители мощности обычно показывают мощность в дБм (децибелах относительно 1 милливатта), дБВт (децибелах относительно 1 ватта) или ваттах. Производители измерителей мощности микроволнового диапазона включают: Aeroflex, Keysight, Anritsu, Bird Technologies, Boonton Electronics, Giga tronics, Rohde and Schwarz, Tektronix и TEGAM Inc.