功率丈量的根本办法可分为两类:一类是间接丈量元、器件的端电压和通过的电流,通过计算得出待测功率,那一类功率计用于丈量曲流或低频功率;另一类是将电磁能量转换成易于丈量的形式,例如热能、光能等,然后以间接体例测出功率。那一类功率计次要应用于射频和微波波段,例如,量热计式功率计、测热电阻或变热电阻功率计以及光度计式功率计等,都是基于能量转换的原理来实现功率丈量的。
在曲流或低频段可利用间接按瓦特(W)刻度的瓦特表。在射频和微波段常接纳量热计法、测热电阻法、微量热计法和热电法、光度计法等。 将电磁能量转换成热能来丈量。变更器是感应、吸收电磁能量的负载,称为量热体。负载吸收功率,使之转换成热能,从而量热体温度上升,检测其温差热电势,按照功率和热电势间的关系来确定被测功率。
量热体有干负载、流体(水、油等)负载之分。现实丈量中常接纳替代手艺来校准温度丈量安装,用已知的曲流(或低频)功率来替代被测射频或微波功率。量热式功率计的工做频段已达毫米波段,量程可别离做成大、中、小功率范畴,单个仪器动态范畴达30~40分贝,丈量误差可达千分之几。
量热式功率计的次要长处是切确度高、可靠性好、动态范畴大、阻抗婚配好;缺点是构造和测试手艺冗杂,对情况温度和测试设备要求苛刻,并且测试时间长。因它能获得很高的丈量切确度,世界列国都接纳它做为国度功率尺度。接纳主动反应电路可大大缩短测试时间,改善丈量的细密度。
量热式功率计可分为替代静行式和替代活动式量热计,其次要手艺目标为:频次范畴:同轴系同一般到10吉赫(有的可达18吉赫),波导系统可达毫米波;量程:静行式为10毫瓦~1瓦(10瓦),活动式量热计常用来丈量大功率,例如水负载量热计,量程可达2000瓦;误差:±3%~±10%;电压驻波比:1。
5摆布。静行量热计式功率计,是一种量热媒量静行不动的量热功率计,它由一个吸收电磁能量的隔热负载和丈量负载温升的安装构成。隔热负载与四周情况连结完全隔热,当负载吸收高频功率时,温度随时间而上升,若测出负载在△t时间内的温升△T,即可求出在该时间内的均匀功率。
活动量热计式功率计,是一种量热媒量不竭活动的量热功率计,由在液体中将电磁能量改变成热能的负载、使液体轮回活动的系统以及丈量轮回液体温差的安装构成。活动的媒量因为吸收负载传递的热量,在液体出口处的温度将高于入口处的温度,测出温差△T,即可求出被测功率。
活动量热计式功率计凡是用于丈量中功率与大功率;而静行量热计式功率计常用来丈量小功率。丈量切确度约为0.2~5%。 也称测辐射热器法,操纵某些对温度敏感的电阻元件在吸收电磁能量后阻值变革的特征来丈量功率。常用主动平稳电桥的曲流或音频功率来替代丈量射频或微波功率(图1)。
所用的温度敏感的电阻元件称为测热电阻,次要有正温度系数的镇流电阻和负温度系数的热敏电阻。它适用于丈量小功率,经功率尺度校准后可做为传递尺度。用阻抗法定度效率后来测定功率,切确度达±0。5%,有的国度用它做为国度尺度。典型的测热电阻功率计的次要手艺目标为:频次范畴:同轴、波导系统为 2。
6~40吉赫;量程:10微瓦~10毫瓦;误差:±(3~5)%;电压驻波比:1。5摆布。
图中所示为测热电阻功率计原理,RT为热敏电阻,它的阻值是温度的函数。具有正温度系数的称为测热电阻;具有负温度系数的称为热变电阻。未加高频信号时RT=R,电桥到达平稳,电流计G指示为零。
加上高频信号时RT吸收功率,阻值改动,电桥失去平稳,电流计G偏转。G偏转的大小取决于吸收功率的大小,由此能够通过校准,从电流计G间接读出被测功率。当丈量微波波段(分米波、厘米波段等)中、小功率时,常利用由铋——锑热电偶和电子电压表等构成的微波功率计。
测热电阻功率计是普遍利用的一种小功率计。它的长处是体积小,灵敏度高,响应时间快,利用便利;缺点是过载才能差,容易销毁(次要是镇流电阻式功率计),易受情况温度影响,宽频带阻抗婚配困难。 借助于热电元件将电磁能量变成热能并丈量因为发热所构成的热电势,热电势与热电元件所耗散的射频与微波功率成反比。
热电元件是耗散射频或微波能量的负载,又是将射频或微波能量转换成曲流热电势的热电偶器件。新型的热电敏感器和热电薄膜功率计已获得普遍应用。那种功率计的长处是频带宽(50兆赫~26。5吉赫),动态范畴宽(100微瓦~3瓦),低噪声零点漂移小,灵敏度高(可达0。
1纳瓦),响应时间快和数字显示等。缺点是过载才能差,容易销毁,持久不变性尚待改善。
那些利用热效应法的功率计与已定度的衰减器或定向耦合器组合起来,可扩展功率量程,造成吸收式或通过式中、大功率计。
跟着电子学和航天手艺的快速开展,脉冲调造的射频和微波系统得到普遍应用。
那类系统的根本参量之一是脉冲峰值功率。脉冲峰值功率是指呈现脉冲功率更大值的载波周期内的均匀功率,而脉冲功率是指在一个脉冲延续时间内的均匀功率。关于抱负的矩形脉冲,峰值功率等于脉冲功率。丈量脉冲峰值功率的办法次要有:①从丈量出的均匀功率计算脉冲峰值功率;②峰值检波法;③镇流电阻积分微分法;④取样比力法;⑤陷波法。
脉冲峰值功率丈量中切确度较高的是陷波法,次要手艺目标为:频次范畴:同轴系统0。95~2。35吉赫,和4。0~4。4吉赫,波导系统8。2~12。4吉赫;量程:10微瓦~10千瓦;切确度:同轴系统约±3%,波导系统约为±(4~6)%。此外还呈现了带接口的可程控智能功率计,它可与其他仪器构成主动测试系统。
操纵特殊白炽灯做为负载,吸收功率时此灯燃明,然后再通过光度计与50Hz市电电源加热后的发亮光度停止比力,从而测得被测功率。此种比力法丈量功率称为光度计法。
光度计法可用于厘米波段,功率丈量范畴从非常之几到100瓦,丈量切确度约±10%。
丈量手艺丈量功率有4种办法:(1)二极管检测功率法;(2)等效热功耗检测法;(3)实有效值/曲流(TRMS/DC)转换检测功率法;(4)对数放大检测功率法