功率計

功率計

功率是表征電信號特性的一個重要參數。在直流和低頻范圍，可以方便的測量負載上的電壓有效值V、流過負載的電流有效值I及電壓與電流之間的相位角，用下式計算功率值：

P=VIcos

   在超高頻和微波頻段，有TEM波和非TEM波之分。在TEM波的同軸系統中，電壓和電流雖有確切含意，但測量其**值很困難。在波導系統中，因為存在不同的電磁模式，電壓和電流失去**性。在個頻段和各傳輸系統中，功率是單值表征信號強度的重要方法。在射頻范圍直接測量功率代替了電壓和電流的測量。

一、功率計的組成

   功率計由功率傳感器和功率指示器兩部分組成。功率傳感器也稱功率計探頭，它把高頻電信號通過能量轉換為可以直接檢測的電信號。功率指示器包括信號放大、變換和顯示器。顯示器直接顯示功率值。

   功率傳感器和功率指示器之間用電纜連接。為了適應不同頻率、不同功率電平和不同傳輸線結構的需要，一臺功率計要配若干個不同功能的功率計探頭。

二、功率的度量單位

   功率定義為單位時間內所做的功。基本單位為瓦（W），1W等于在1秒內做1焦耳的功。常用的功率單為還有兆瓦（1MW=10⁶W）、千瓦（1KW=10³W）、毫瓦（1mW=10^-3W）、微瓦（1μW=10^-6W）、皮瓦（1Pw=10^-12W）。

   另一種常用的功率單位以分貝毫瓦（dBm）表示。它以1毫瓦為基準電平P0=1mW，實際功率值P（mW）與P0比較后取對數。這是功率的**單位。

   也可用分貝瓦（dBW）做為功率單位，此時P0=1W，即1 dBW=30 dBm。

三、功率計分類

• 按功率計在測試系統中的連接方式分類

   有終端式和通過式兩種。終端式功率計把功率計探頭作為測試系統的終端負載，功率計吸收全部待測功率，由功率指示器直接讀取功率值。通過式功率計，它是利用某種耦合裝置，如定向耦合器、耦合環、探針等從傳輸的功率中按一定的比例耦合出一部分功率，送入功率計度量，傳輸的總功率等于功率計指示值乘以比例系數。

• 按功率計的靈敏度和測量范圍分類
• 測熱電阻型功率計使用熱變電阻做功率傳感元件。熱變電阻值的溫度系數較大。被測信號的功率被熱變電阻吸收后產生熱量，使其自身溫度升高，電阻值發生顯著變化，利用電阻電橋測量電阻值的變化，顯示功率值。
• 熱電偶型功率計熱電偶型功率計中的熱偶結直接吸收高頻信號功率，結點溫度升高，產生溫差電勢，電勢的大小正比于吸收的高頻功率值。
• 量熱式功率計典型的熱效應功率計，利用隔熱負載吸收高頻信號功率，使負載的溫度升高，再利用熱電偶元件測量負載的溫度變化量，根據產生的熱量計算高頻功率值。
• 晶體檢波式功率計晶體二極管檢波器將高頻信號變換為低頻或直流電信號。適當選擇工作點，使檢波器輸出信號的幅度正比于高頻信號的功率。
• 按被測信號分類

   有連續波功率計和脈沖峰值功率計。

四、功率計的技術指標

• 功率范圍

   保證測量精度的可測功率*大值和*小值范圍。功率計的功率范圍決定于功率探頭。

• *大允許功率

   探頭不被損壞的*大輸入功率值，通常指平均功率。在測量大功率峰值信號時，注意峰值電壓不能超過一定值，否則造成電壓擊穿。使用功率計時**不能測量大于允許功率值的信號，否則會造成功率探頭燒毀。

• 頻率范圍

   能保證測量精度和性能指標的被測信號的頻率范圍。

• 測量精度

   指功率探頭校準修正后的精度。不包括測試系統的失配誤差。

• 穩定性

   功率計的穩定性取決于功率探頭的穩定性和指示器的零漂及噪聲干擾。

• 響應時間

   也稱功率傳感元件的時間常數。通常指功率指示器上升到穩定值的64%所需的時間。

• 輸入駐波比
• 探頭的型號、阻抗

   選用功率計探頭時，功率探頭的使用頻率、功率范圍必須與被測信號一致，探頭傳輸線的結構和阻抗應與被測傳輸線相互匹配。