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東莞市廣聯自動化科技有限公司
主營產品： kubler庫伯勒編碼器，kubler旋轉編碼器，HYDAC壓力傳感器，EGE傳感器，力士樂比例閥 |
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2023-8-2 閱讀(548)
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鳥牌Bird功率計如何做到有效的測量
1內容提要
通帶插入損耗是無源射頻器件(如濾波器,發射合路器,電纜)的重要指標。而用常見的單臺功率計輸入輸出測試法卻
不能獲得準確的結果。本文解釋了產生誤差的原因,并描述了-種在工程中極為實用的雙功率計測試法,用這種方法所得的
測試結果與在實驗室用網絡分析儀所得的結果幾乎-致。
另外，本文還強調了測試電纜和接頭對測試精度的重要作用,而這些問題在工程中是往往容易被忽略的。
2引高
通帶插入損耗是無源射頻器件的主要指標。典型的插入損耗值相對較小,因此用普通的測量方法很難達到實驗室的測試
精度。在實驗室和I廠,通常采用網絡分析儀來測量插入損耗。用常見的無線電發射機作為信號源和射頻功率計如BIRD43
或同類的儀器很難**地測量出大功率狀態下的插入損耗值。實際上,在大功率狀態下不能直接測量插入損耗,插入損耗值必
須通過被測器件(以下簡稱DUT )的輸出輸入射頻功率比進行計算而得,公式如下:
IL (dB)=10Ig (Po/Pi)
其中Pi和Po分別為DUT的輸入和輸出射頻功率。
3單臺Bird功率計測試法
通常用一臺功率計來測量器件的輸入輸出功率不可能有足夠的精度來校驗插入損耗的出廠指標,產生誤差的原因有很多。
圖一描述了一種功率測量的常見方法。DUT在工作頻率上的插入損耗的插入損耗指標是- 1.5dB.功率計采用帶50W探頭
的BIRD43型,發射機則采用30W移動收發信機,用于連接設備的是任意長度的同軸電纜。
在圖1A中,發射機通過功率計和測試電纜1,2連接到DUT.當發射機打開時,功率計指示32 3W的正向功率記為.
Pi=32.3W。在圖1B中。發射機通過電纜1與DUT連接，而此時DUT的輸出則通過電纜3 ,功率計和電纜2與負載連接。此
時功率計指示20W的正向功率。記為P o=20.0W。
經過上述的測量.可將插入損耗計算如下:
IL ( dB ) =10 lg (20/32.3)=-2.1dB
顯然這個結果與出廠指標不符,是指標錯了嗎?在下任何結論之前,讓我們來看看單功率計測量法所固有的可能產“生誤差的原因。
3.1產生測量誤差的原因
3.1.1發射機負載阻抗的變化
在圖1A和1B中,不同長度的電纜被用于連接DUT和發射機。如果DUT的輸入阻抗不是純阻并且不等于50歐,則如改變
DUT和發射機之間的電纜長度，也會弓|起呈現在發射機的負載阻抗的幅度和相位的改變。因此,當從DUT的輸入輸出端移
動功率計和電纜而引|起阻抗變化時,發射機的輸出功率也將隨之而變化。
3.1.2Bird功率計的位置
在端接失配或電抗性負載的傳輸線上存在著駐波。由于負載駐波的存在,在不同的點上,用功率計進行的功率測量所得的結果也不同。
3.1.3電纜及固有插入損耗
在計算插入損耗時,必須考慮到會影響功率測量的內部連接電纜的損耗。在上述測量中,出廠指標和現場測試的誤差為
0.6dB。如果測試發射機不穩定,誤差將會更大。
3.1.4發射機的不穩定性
如果負載咀抗不是50歐純阻，可能引起某些發射機的功率放大器的不穩定。尤其是諧振器件(如腔體濾波器)， 會在截
止響應頻率上產生-個很大的電抗。 這可能會引|起參量振蕩,從而在DUT的通帶以外產生很大的輸出功率。如果發射機產生
振蕩，則功率計所測得的發射機輸出功率將會包括雜散功率。如果大部分雜散功率被DUT衰減掉，則結果將會產生一 個假
的插入損耗"。根據雜散載波功率比和DUT的響應,甚至可能會尸“生更大的插入損耗測量誤差。
在圖1C中,發射機通過一條更短的、不規則長度的電纜與DUT (濾波器)連接,于是,產生了振蕩, DUT (濾波器)輸出
端_上功率計和正向功率讀數僅為155W ,因為大約有4 5W的雜散功率沒有通過DUT (濾波器)。此時可求得插入損耗為:
IL =10Lg ( 15.5/32.5)=- 3.2dB
這個結果當然是錯誤的。
輸出功率測量(不穩定的發射機)圖1單功率計插入損耗測試法(不推薦)
4推薦的測試方法
種方法將會避免上述的大部分問題。首先用圖2A 的測試步騾獲得用于校正測試設備的插入損耗和功率計的相對校正誤差
的功率計讀數。而圖2B的步驟則用于測量輸入和輸出功率。
電纜1被切割成一定的長度,從而保證從發射機的輸出到功率計的輸出之間的總傳輸線長度為測試頻率的半波長的整數倍。
這樣可以保證由發射機看去的負載阻抗與連接在功率計1.上的DUT的阻抗相等。在功率計的操作手冊上,通常包括了對于不
同的頻率范圍所需的測試電纜的佳長度。
在圖2B中,功率計1和2用一條很短的電纜或N(M)-N(M)轉接器與DUT的輸入和輸出連接,也可用90度穹角的N(M)-N(F )
轉接器以便于功率計與DUT之間的連接。在圖2A中,功率計之間的連接與圖2B相同。只是中間附加了一-個N(F)-N(F)轉接器代替DUT.
在圖1和2中, 50歐負載電阻應通過-條短同軸電纜或N(M)-N(M)轉接器 與功率計2的輸出連接。如果負載的回波損耗
為-30dB (駐波比小于1.06 )或更好,則功率計與負載電阻之間的傳輸線的長度不需要特別要求。
Bird功率計的測試步驟如下:
1.如圖2A所示，將功率計1和功率計2直接相連,打開發射機并記下正向功率讀數P1和P2。
2.關閉發射機，并在功率計1和2之間接入DUT ,如圖2B所示。
3.再打開發射機并記下正向功率讀數P3和P4。
4.插入損耗計算如下:
IL ( dB ) =10lg( P1xP4/P2xP3 )
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