无论是实验室、生产线还是教学，功率测量都是必不可少的。那么，如何测试射频功率呢？今天安泰考试就和大家分享一下。
在无线电发展初期，测试工程师面对的大多是连续波、调幅、调频、调相或脉冲信号，都是有规律的。比如连续波调频或调相信号(如图1)的功率测量就很简单，只需要测量平均功率即可。调幅信号的功率(如图2所示)与其调制深度有关，而脉冲信号的特性则用脉冲宽度和空的比值来表示。对于上述模拟或模拟调制信号，平均功率和峰值功率基本上是射频功率测量的关注点。
现在，尤其是90年代以后，数字通信开始迅速发展，射频功率测量的重点开始有所改变。由于数字调制信号(如图3所示)的包络是不规则的，其最大和最小电平会随机变化，变化量非常大。为了描述这类信号的特性，引入了一些新的描述方法，如导频功率、突发功率、信道功率等。许多传统的功率计已经无法满足数字信号功率测量的要求，一些功率测量任务由频谱分析仪来完成。
下面介绍几种常见的射频功率测量方法。在此之前，我们需要明确一点——频域测量中为什么要用功率来描述信号强度，而不是时域测量中常用的电压和电流？那是因为在射频电路中，由于传输线上的驻波，电压和电流失去了唯一性，所以射频信号的大小一般用功率来表示，国际上通行的功率单位是W、mW、dBm。
频谱分析仪和功率计都可以测量射频功率，其中功率计分为吸收式功率计和穿透式功率计。
同样，对于功率测量，不同的测试仪器和方法有不同的侧重点。
射频功率的测量方法:
频谱分析仪测量
吸收功率测量
传递功率测量
1、频谱分析仪测量
频谱分析仪(以下简称频谱仪)是频域的基本测量仪器。图4显示了使用数字中频技术的光谱仪的基本工作原理。通过低通滤波器后，被测信号进入混频器，同时与进入混频器的本振信号混频。因为混频器是非线性器件，会产生互调信号。落入滤波器的信号经过ADC，然后依次进入中频滤波器、包络检波器、视频滤波器、视频检波器，最后在屏幕上显示轨迹。
测量射频功率参数时，频谱仪具有以下特性:
1)频谱分析仪可以测量幅度极小的射频信号，这取决于频谱分析仪的一个关键指标——DANL(显示平均噪声级)，中文的“显示平均噪声级”，比如RIGOL公司的DSA875可以达到-161dBm/Hz。图5为DSA875对频率为999MHz，功率为-130dBm的信号进行测量的结果，信号清晰可见。
2)频谱分析仪的幅度测量范围很广，从DANL到安全输入电平+20 dBm甚至+30dBm，动态范围可达190 dB！目前市场上的功率表最大动态范围基本都在100 dB以内，比如:
德国公司的nrp8:–70 dBm至+23 dBm
美国某公司u 2041 xa:–70 dBm至+26 dBm
3)频谱仪可以测量信号的频率成分，并且可以进行窄带测量。比如RIGOL公司的DSA875，具有信道功率、导频功率等高级测量功能，如图6、7所示。
4)频谱仪可以同时测量多个载频信号，观察信号频谱仪的分布。
2.吸收功率测量
吸收功率计是一种常用的微波和射频功率测量器件，其工作原理如图8所示(二极管检波器功率计)。被测信号首先进入功率计，功率计的电路可以由热敏电阻、热电偶或二极管检波器组成。功率表由三个测量通道组成，分别测量不同功率大小的信号，经数字处理后将功率值显示给功率表主机或计算机软件。现在越来越多的显示部分由软件实现(图9)。
吸收式功率计具有以下特点:
1)在常见的微波和射频功率测量仪器中，吸收式功率计的幅度测量精度最高；
2)动态范围一般小于100 dB；
3)无法测量高功率，通常测量上限约为+30 dBm(1 W)。如果需要扩大测量范围，就需要一个外部衰减器。
4)可以测量各种调制信号的平均功率、峰值功率、突发功率、脉冲宽度和上升/下降时间；
5)不可能像光谱仪一样测量信号的频率成分；
6) VSWR无法测量。
鉴于吸收式功率计的这些特点，作为实验室校准设备，它被广泛用于校准信号源和光谱仪。
3.通过测量
通过功率测量是吸收式功率测量方法的扩展应用，解决了吸收式功率计在测量大功率和VSWR时的局限性。通过功率测量的最大意义在于可以测量放大器或发射机在大功率状态下与负载的匹配。提到便携式功率表，很多人会想到一款产品——Bird 43(图10)，它是由Bird公司于1952年发明的，至今仍在生产和应用。
定向耦合器是直通功率计的核心器件。VSWR可以通过测量直通功率计的正向功率和入射功率来计算。这种测量方法具有以下特点:
1)通过式功率计具有高功率测量能力；
2)不能测量小振幅的功率；
3)直通功率计受定向耦合器带宽限制，测量带宽远小于光谱仪和吸收功率计；
4)直通功率计可以测量发射机与负载(天线)之间的高功率匹配。
通过本文的介绍可以看出，在射频功率的测量中，频谱仪在灵活性和应用范围上具有先天优势，吸收式功率计的精度最高，通过式功率计更倾向于测量大功率信号。
以上是安泰测试分享的如何进行射频功率测试。希望对你有帮助。编辑:付干江
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