用于精確功率測量的二極管傳感器技術(shù)

采用一種衰減器可以改善不匹配誤差。在安立的功率計中，有一種工具容許用戶輸入具有衰減值的表格并應(yīng)用到測量之中。精密的衰減器能夠被校準(zhǔn)到0.05dB或1.15%。如果采用非精密的衰減器，那么，校準(zhǔn)誤差可能大于你所尋求的對不匹配的改進(jìn)。

諧波和偽信號

在功率測量上的另一個誤差源就是諧波和偽信號。平方律傳感器將把其通帶內(nèi)所有信號的功率疊加。

對于滿足政府或國際規(guī)范要求的大多數(shù)已完成的系統(tǒng)設(shè)計，這些信號對測量的影響是可以忽略的。然而，對于在不完整系統(tǒng)或子系統(tǒng)的部分上做的測量，由于沒有濾波措施，這些信號可能導(dǎo)致額外誤差。例如，假設(shè)本地振蕩器通過混頻器泄漏，那么，該頻率成分就僅僅比主信號低20dB。

傳感器將把兩個功率疊加在一起，由于存在兩個信號，將導(dǎo)致附加的1%誤差。如果我們看另外一個例子，這次放大器的信號被壓縮。在這種情形下，諧波輸出可能僅僅比載波小10dB，因此將給讀數(shù)添加額外的10%誤差，這與系統(tǒng)中其它的誤差相比顯得很大。

在多載波測試的過程中，這種真實RMS傳感器的特性具有較大的優(yōu)勢。如果我們?nèi)蓚€相距幾MHz的載波，那么峰值電壓將為2V。基于二極管的峰值功率計然后會把這個讀數(shù)讀為4倍功率，而真實RMS傳感器將正確地把組合信號識別為2倍功率。

那么，讓我們看這些誤差對兩個測量情形的影響。在兩種情形下，我們都將假設(shè)信號源具有1.5的VSWR，并且該信號的偽輸出是可忽略的。

1. 在+10dBm采用通用傳感器對2.2GHz WCDMA信號進(jìn)行測量；

2. 在+10dBm采用熱傳感器測量38GHz射頻鏈路；

在這兩種情形下，我們假設(shè)在測量上的噪聲和零漂移效應(yīng)都是可以忽略的。

表中顯示了疊加在線性和RSS模式中的不確定性。

線性求和假設(shè)最壞情形的誤差總要相加。RSS求和采取這樣的觀點：由于信號源的誤差源于不同的物理機制，那么假設(shè)它們在最壞情況下平均起來不會疊加就是合理的。

當(dāng)處理非物理相關(guān)的不確定度的總和時，許多公司和不確定性方案采用了這種方法。如果我們要從這些頻率和功率電平增加我們對不確定性的了解，那么，最好的辦法是通過三維圖形來展示這一點。

對于不采取平均處理的通用傳感器，該圖顯示了在室溫下不確定性的總和。最壞情形已經(jīng)被疊加上去了。從中可以看到噪聲對二極管的每一條路徑的影響。利用大小適度的平均處理，在轉(zhuǎn)換點上的噪聲可以被減小到微不足道的水平。在低功率電平上，噪聲是最大的一個影響因素。

該圖顯示了熱電堆傳感器在其整個工作頻率范圍內(nèi)的不確定性表面。在該情形下，信號源匹配一直固定在1.2，所以由于不匹配引起的不確定性被減小了。不確定性已經(jīng)被當(dāng)作RSS項疊加。在低功率電平上不確定性的增加主要是由零位調(diào)整參數(shù)引起的。這種與頻率相關(guān)的紋波是因在整個范圍內(nèi)變化的校正因子的不確定性引起的。

2.5%不確定性，在圖上是最低的不確定性，剛好高于+/-0.1dB；而8%的不確定性，在圖中是最大的不確定性，是+0.33/-0.36dB。

本文小結(jié)

利用合適的傳感器技術(shù)，可以對具有復(fù)雜調(diào)制的信號進(jìn)行精確的真實RMS測量。本文介紹了在測量功率時計算不確定性預(yù)算過程中需要考慮的各種因素。

在大信號功率級，最重要的一個影響是不匹配，而這可以利用如精密衰減器之類的匹配技術(shù)進(jìn)行管理；在低功率級，最重要的影響是噪聲，而這可以通過在功率計上選擇適當(dāng)?shù)钠骄鶙l件來管理。