WiMAX或WLAN 猝發(fā)信號的平均功率測量是表征無線通信器件(例如芯片組、PC卡、放大器模塊或手機(jī))的一個基本參數(shù)。器件制造商在選擇恰當(dāng)?shù)墓β蕼y量工具方面遇到越來越多的困難。他們需要對寬帶WiMAX和WLAN信號進(jìn)行快速而精確的功率測量，還要具備只針對發(fā)射的猝發(fā)脈沖進(jìn)行測量的能力。

通常情況下，只有峰值功率計(jì)才能進(jìn)行猝發(fā)脈沖平均功率測量(又稱“時間選通平均功率測量”或簡稱“猝發(fā)功率”)，它可對信號執(zhí)行快速采樣以捕獲其功率包絡(luò)。用戶可在猝發(fā)脈沖信號附近設(shè)置兩個游標(biāo)來定義“選通”，從而測量猝發(fā)脈沖信號的平均功率或峰值功率。這是精確測量任何猝發(fā)脈沖信號的峰值功率和平均功率的最常用方法。

隨著采用先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)和超快速電子元器件的USB功率傳感器的出現(xiàn)，用戶可以更快速度和更低成本來進(jìn)行精確的猝發(fā)脈沖平均功率測量，并且不會影響測量精度。使用時間選通功能，您可以定義選通的起點(diǎn)和長度(參考觸發(fā)輸入信號)，以便選擇所測量的猝發(fā)脈沖信號的相關(guān)部分。

下面我們將首先闡明使用寬視頻帶寬和有限視頻帶寬峰值功率計(jì)進(jìn)行猝發(fā)脈沖測量的工作原理，然后介紹 USB 平均功率傳感器的工作過程，并考察所有技術(shù)的相關(guān)測量精度。只有了解了這些功率計(jì)和傳感器的工作原理后，您才能保證選中恰當(dāng)?shù)墓β视?jì)，獲得精確可靠的測量結(jié)果。

峰值功率計(jì)的視頻帶寬小于被測信號的帶寬對測量的影響

峰值功率計(jì)的視頻帶寬是峰值功率和平均功率測量的一個重要參數(shù)。為了確保峰值功率和平均功率測量的精確性，功率計(jì)和傳感器的帶寬一定要寬于信號帶寬。



圖1：輸入功率由于非線性二極管特征而受到壓縮

當(dāng)二極管傳感器檢測到射頻功率包絡(luò)時，要對其進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)換。圖1中，紅色波形代表實(shí)際功率包絡(luò)(雙音射頻信號)，藍(lán)色波形代表在二極管輸出端檢測到的信號，綠色曲線是二極管檢波器的傳遞函數(shù)。我們可以看到，盡管每個電壓點(diǎn)都可通過互補(bǔ)反函數(shù)反向轉(zhuǎn)換來代表功率，但這對平均功率并不適用。上圖中的調(diào)出功能可以說明這一點(diǎn)。穩(wěn)定在平均電平是對帶寬降低的傳感器的一種限制，這將導(dǎo)致錯誤。為了保持精度，檢波器的每個樣本都要在計(jì)算平均值之前進(jìn)行校正。如果帶寬不足，那么實(shí)際電壓和檢測到的電壓之間的關(guān)系完全取決于信號的電平和特征，所以無法計(jì)算平均值。

換句話說就是，視頻帶寬在進(jìn)行線性校正之前對電壓波形進(jìn)行了‘預(yù)平均’，導(dǎo)致平均功率和峰值功率的整體功率測量結(jié)果偏低 (參見圖 2(A))。



圖 2：在以下條件下測量寬帶信號猝發(fā)脈沖平均功率的準(zhǔn)確度：（A） 功率計(jì)和傳感器的視頻帶寬小于信號帶寬；（B）功率計(jì)和傳感器的視頻帶寬大于信號帶寬；（C） 平均功率傳感器使用雙通道二極管，完全工作在平方律區(qū)域

使用寬視頻帶寬峰值功率計(jì)進(jìn)行猝發(fā)脈沖功率測量

相反，如果使用寬帶寬功率計(jì)進(jìn)行相同的測量，就不會出現(xiàn)視頻帶寬濾波器對功率樣本進(jìn)行‘預(yù)平均’的情況。盡管由于二極管在線性區(qū)域的非線性行為，電壓波形的頂端部分會受到壓縮，但經(jīng)過濾波器后的電壓波形中仍可保留峰值和谷值等信號細(xì)節(jié)。每個電壓樣本再進(jìn)行線性校正，“解壓縮”獲得原始波形。因此，寬帶寬峰值功率計(jì)能夠進(jìn)行精確的峰值功率測量和平均功率測量(參見圖 2(B))。

使用 USB 平均功率傳感器進(jìn)行猝發(fā)脈沖功率測量

近年來隨著數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在已經(jīng)可以使用體積更小的功率傳感器進(jìn)行高度精確、可重復(fù)和快速的功率測量。獨(dú)立式傳感器無需使用功率計(jì)，即可執(zhí)行功率至電壓的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、溫度校正、功率線性校正以及頻率校正，并能完成所有的測量控制。新型 U2000 系列 USB 功率傳感器采用雙通道二極管結(jié)構(gòu)，不僅能夠執(zhí)行真實(shí)的平均功率測量，還能夠使用時間選通功能精確測量猝發(fā)脈沖平均功率——用戶可在猝發(fā)脈沖信號附近設(shè)置一對選通，然后測量選通內(nèi)的平均功率。盡管傳感器的視頻帶寬只有幾十kHz，但由于它的雙通道二極管結(jié)構(gòu)能夠完全在平方律區(qū)域工作，它仍然能夠提供精確的信號包絡(luò)輪廓。