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功率是射頻領(lǐng)域中zui經(jīng)常被測量的一個量。測量功率zui簡單的方法就是使用功率計,它實際上是用來測量射頻信號功率的。功率計中使用寬帶檢波器,按瓦特、dBm、或者dB μV顯示功率的大小。對于大多數(shù)功率計而言,寬帶檢波器(或傳感器)是一個射頻肖特基二極管或者二極管網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)射頻到直流的轉(zhuǎn)換處理。
功率計是所有測量功率的射頻儀器中zui準(zhǔn)確的。功率計(通常需要一個外部功率傳感器)可以實現(xiàn)0.1dB或更高的測量精度。功率計zui低可以測量-70dBm(100pW)的功率。傳感器有各種模型,從高功率模型、高頻率(40GHz)模型,到峰值功率測量的高帶寬模型,等。
功率計有單通道和雙通道兩種。每個通道都需要配置自己的傳感器。兩個通道的功率計就能夠測量出一個器件、電路或系統(tǒng)的輸入和輸出功率,并計算出增益或損耗。
某些功率計能夠達(dá)到每秒200到1500次讀數(shù)的測量速度。而有些功率計能夠測量多種信號的峰值功率特性,包括通信和某些應(yīng)用中使用的調(diào)制信號和脈沖射頻信號。雙通道的功率計還能夠準(zhǔn)確測量出相對功率。功率計還可以針對便攜式應(yīng)用的需要設(shè)計成尺寸精巧的外形,使其更適合于現(xiàn)場測試的需要。
功率計的主要局限在于其幅值測量范圍。頻率范圍是與測量量程之間進(jìn)行折衷的。此外,功率計雖然能夠非常準(zhǔn)確地測量出功率,但是無法表示信號的頻率分量。
頻譜或矢量信號分析儀利用窄帶檢測技術(shù)在頻域內(nèi)測量射頻信號。其主要的輸出顯示是功率頻譜與頻率之間的關(guān)系,包括功率和相對功率。這種分析儀還可以輸出解調(diào)信號。
頻譜分析儀和矢量信號分析儀沒有像功率計那樣的性,但是,射頻分析儀中使用的窄帶檢測技術(shù)使其能夠測量低達(dá)-150dBm的功率。射頻分析儀的精度一般在±0.5dB以上。
頻譜和矢量信號分析儀可以測量的信號頻率從1kHz到40GHz(甚至以上)。頻率范圍越寬,分析儀的成本就越大。zui常見的分析儀的頻率達(dá)到3GHz。工作在5.8GHz頻率范圍的新通信標(biāo)準(zhǔn)就需要帶寬為6GHz以上的分析儀。
矢量信號分析儀是增加了信號處理功能的頻譜分析儀,它不僅能夠測量信號的幅值,而且能夠?qū)⑿盘柗纸獬伤耐嗪驼环至俊J噶啃盘柗治鰞x可以將某些調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào),例如一些由、無線LAN設(shè)備和基于其他一些新通信標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備所產(chǎn)生的調(diào)制信號。矢量信號分析儀可以顯示星座圖、碼域圖和調(diào)制質(zhì)量(例如誤差矢量幅度)的計算度量。
傳統(tǒng)的頻譜分析儀是掃描-調(diào)諧式設(shè)備,因為其中的局部振蕩器要掃描一個頻率范圍,窄帶濾波器就可以獲取該頻率范圍內(nèi)每個單位頻率上的功率分量。矢量信號分析儀也掃描一部分頻譜,但是它們捕捉一定寬帶內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換得到單位頻率上的功率分量。因此矢量信號分析儀掃描頻譜的速度比頻譜分析儀快得多。
評價矢量信號分析儀性能的關(guān)鍵指標(biāo)在于它的測量帶寬。一些新的高帶寬通信標(biāo)準(zhǔn),例如WLAN和WiMax,需要捕捉帶寬為20MHz的信號。要想捕捉并分析這些信號,分析儀必須具有足夠大的帶寬才能捕捉到整個信號。如果測試高帶寬、數(shù)字調(diào)制的信號,那么要確保分析儀的測量帶寬能夠充分捕捉到所測的信號。
頻譜分析儀可以用于檢驗待測發(fā)射機(jī)是否產(chǎn)生了正確的功率頻譜。如果設(shè)計工程要求測試某些失真分量,例如諧波或寄生信號,那么就需要采用頻譜分析儀或矢量信號分析儀。類似的,如果設(shè)計者關(guān)注器件的噪聲功率,那么也需要使用這樣的射頻分析儀。其他一些需要頻譜分析儀或矢量信號分析儀的例子包括:測試互調(diào)失真、三階截斷、功率放大器或功率晶體管的1dB增益壓縮、器件的頻率響應(yīng),等。
測試那些涉及數(shù)字調(diào)制信號的發(fā)射機(jī)或放大器就需要使用矢量信號分析儀,對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)。矢量信號分析儀能夠測量出某個器件產(chǎn)生了多大的調(diào)制失真。解調(diào)過程是一個復(fù)雜、計算密集的過程。能夠快速進(jìn)行解調(diào)和測量計算操作的矢量信號分析儀就可以大大縮短測試時間,降低測試成本。
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