射频中功率量值准确测量的研究

2014-09-04 09:25:17来源: eefocus

一、引言

随着通信、广播电视行业的飞速发展,对射频中功率的准确测量的要求越来越高,尤其是对发射机测试,基本都是要求在现场测试。对射频中功率测试的最简单的方法是采用功率计法,但测量不确定度只能达到8%~ 10% ,有时无法满足要求。为此,我们采用大功率衰减器和小功率计组合完成射频中功率的测量,测量不确定度达到了5% ,能够满足目前多数射频中功率测量的要求。

二、方案选择

我们选择Weinschel Crop.的大功率衰减器40-40-43和R/S公司的功率计NRVS组成这套测量系统。大功率衰减器40-40-43是一个40dB、最大连续波输入150W,工作频率范围DC~ 1.5GHz的固定衰减器,功率计NRVS的测量范围是10MHz~ 18GHz、1nW~20mW.整个装置设计的测量范围为频率:10MHz~ 1GHz、功率: <50W.

1.测量原理

该方法测量的原理如图1所示。

图中:

PS为小功率座吸收的净功率;

PL为大功率衰减器输入端吸收的净功率;

PG0为被测信号源连接无反射负载时的输出功率;

ΓS为小功率座输入端的反射系数;

ΓL为衰减器输入端的反射系数;

ΓG为被测信号源输出端的反射系数。

将衰减器作为二端口网络,可得到被测信号的无反射负载输出功率PG0表示式如下:

式中S11、S12、S21、S22是衰减器的四个散射参数。

根据衰减的定义可知:

上式中失配项用M表示,即

式( 4)改写

为设PbS为小功率计的直流(或音频)替代功率, K为小功率座的校准因子。则净功率PS可用下式表示:

可见,已知衰减器的衰减量A′和小功率座的校准因子K ,就可由替代功率PbS求得功率PG0,

2.测量方案

本测量系统中的衰减器和功率计定标值如表1、表2所示,其中UA′M是衰减器定标值的扩展不确定度,UK是功率座校准因子定标值的扩展不确定度。

3.不确定度分析

考虑到衰减器的衰减量会随输入功率的变化而变化,用衰减基准对其定标时,是在小功率信号输入时进行测量的,而在实际测量中输入的是大功率信号,因此必须考虑它给测量结果带来的不确定度。

Weinschel公司给出了大功率衰减器40-40-43在使用时功率对衰减量值的影响关系,如下式所示:

ΔA<0.0001A·P ( dB) ( 8)

式中ΔA是衰减器的衰减变化量: A是衰减器的衰减量: P衰减器的输入功率的大小,由公式计算可得,在40dB,50W的使用情况下,衰减变化量小于0.2dB.

考虑到厂家给出的衰减量变化比较保守,同时衰减量变化随着通过功率的增大而增大,我们对衰减器在常温下和长时间通过50W功率信号后的衰减量分别进行了测量。

[1] [2]

关键字:大功率衰减器  NRVS  射频中功率量值

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0904/article_9451.html
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