射频功率计基础知识
射频仪器使用-功率计
课程内容
第一章 概述 第二章 通过式功率计的用法 第三章 数字式功率计的用法 第四章 使用注意事项和常见问题
第三章 数字式功率计的用法
数字式功率计只有一个探头，可以测试 数字式功率计只有一个探头，可以测试M900和M1800系统 和 系统 数字式功率计与设备的连接，如下图所示： 数字式功率计与设备的连接，如下图所示：
MF003503 射频仪器使用
-功率计
ISSUE1.0
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学习目标
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掌握通过式功率容
第一章 概述 第二章 通过式功率计的用法 第三章 数字式功率计的用法 第四章 使用注意事项和常见问题
第一章 概述
连接时请注意探头上的测试方向标志：设备发送端接测试方向标志箭头 的尾端，测试方向标志箭头处连接天馈口（馈管或跳线）
第三步：开启设备，可以读出前向功率 第三步：开启设备，可以读出前向功率Pf
第二章 通过式功率计的用法
第四步：如果需要用功率计测试SWR，可以采用以下步骤： 第四步：如果需要用功率计测试 ，可以采用以下步骤：
步骤1：关闭设备； 步骤2：将BIRD通过式功率计的探头方向旋转成反方向； 步骤3：再开启设备，则可以读出反向功率Pr 步骤4：根据SWR与功率的关系公式，计算SWR 由于通过式功率计测试结果是以指针显示，读数不可避免地存在误差， 尤其在测试反向功率时，由于反向功率太小，即使用小功率探头，读数 也不准确，且读数误差将比较大。因此必须注意： BIRD通过式功率计 因此必须注意： 因此必须注意 通过式功率计 测试驻波比（ 测试驻波比（SWR）的结果是不准确的！ ）的结果是不准确的！
测试档位选择按钮
功率探头 功率探头固定夹 功率探头固定螺丝 测试方向标志
射频测试基本知识
第一章.射频同轴电缆和连接器
分类与选择
半刚性：外导体用铝管或铜管，泄露小于-120db 半柔性：半刚性替代品，稳定性不足 柔性：编织电缆，测试级电缆，成本高 波纹铜管电缆:用于天馈系统。外导体为波纹导管
隔离度和插入损耗的失配效应
功率容量的限制
应用
1.同频大功率合成：
2.用于异频功率合成： 3.接收机的抗干扰性测试 4.功率计校准 5.蜂窝手机杂散测试
第三章.功率分配/合成器/定向耦合
器
定向耦合器
--无源和可逆网络。 --输入端，输出端，耦合端，隔离端 --可以由同轴、波导、微带和带状线电路组成。用于信号取样以进行 测量和监测，信号分配及合成。 测试仪器的正向和发射信号的取样。
第一章.射频同轴电缆和连接器
1.2射频同轴连接器
射频连接器的无源互调PIM 特性
产生非线性特性原因：导体的接触不良 连接器的配接力矩不足，表面镀层不均匀，金属表面氧化， 触点表面有杂质和表面腐蚀等
射频连接器的寿命
射频电缆组件的寿命取决于三个因素： 电缆本身的抗弯曲性能 电缆和连接头之间的良好连接及其防折弯性能 连接器的寿命，实际使用中力矩远小于规定 N型 力矩 07~1.1N.m
衰减器的应用
1.改善信号发生器或频谱分析仪的失配损耗 2.改善网络分析仪的插入损耗测量精度 3.在大功率测试中的应用
第二章.衰减器和负载
2.2负载
一种单端口无源器件，当功率输入到负载时，被传输线末端的一端有 耗传输线吸收。负载是纯阻性的，不能存在电抗分量。也称匹配负载。 只有一个s参数 s11
射频功率计原理
射频功率计原理
射频功率计是一种用来测量射频信号功率的仪器。
其工作原理是将信号通过一个能够吸收能量的元件，例如热电偶或者晶体管等，产生电压信号，然后通过电路进行放大和处理，最终计算得到信号的功率值。
射频功率计的重要性在于其可以用来检测和调整射频信号的输
出功率，从而确保信号传输的质量和可靠性。
在无线通信、雷达、天线测试等领域，射频功率计被广泛地应用。
射频功率计的精度和灵敏度往往受到许多因素的影响，例如元件的质量、输入信号的频率和功率等。
因此，在使用射频功率计时，需要仔细选取合适的元件和调整仪器的参数，以确保测量结果的准确性和可靠性。
总之，射频功率计在射频信号测量和调整中具有不可替代的作用，是射频工程师必备的工具之一。
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射频基础知识
第一部分射频基本概念第一章常用概念一、特性阻抗特征阻抗是微波传输线的固有特性，它等于模式电压与模式电流之比。
对于TEM波传输线，特征阻抗又等于单位长度分布电抗与导纳之比。
无耗传输线的特征阻抗为实数，有耗传输线的特征阻抗为复数。
在做射频PCB板设计时，一定要考虑匹配问题，考虑信号线的特征阻抗是否等于所连接前后级部件的阻抗。
当不相等时则会产生反射，造成失真和功率损失。
反射系数(此处指电压反射系数)可以由下式计算得出：z1二、驻波系数驻波系数式衡量负载匹配程度的一个指标，它在数值上等于：由反射系数的定义我们知道，反射系数的取值范围是0~1，而驻波系数的取值范围是1~正无穷大。
射频很多接口的驻波系数指标规定小于1.5。
三、信号的峰值功率解释：很多信号从时域观测并不是恒定包络，而是如下面图形所示。
峰值功率即是指以某种概率出现的尖峰的瞬态功率。
通常概率取为0.1%。
四、功率的dB表示射频信号的功率常用dBm、dBW表示，它与mW、W的换算关系如下：dBm=10logmWdBW=10logW例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大小为五、噪声噪声是指在信号处理过程中遇到的无法确切预测的干扰信号（各类点频干扰不是算噪声）。
常见的噪声有来自外部的天电噪声，汽车的点火噪声，来自系统内部的热噪声，晶体管等在工作时产生的散粒噪声，信号与噪声的互调产物。
六、相位噪声相位噪声是用来衡量本振等单音信号频谱纯度的一个指标，在时域表现为信号过零点的抖动。
理想的单音信号，在频域应为一脉冲，而实际的单音总有一定的频谱宽度，如下页所示。
一般的本振信号可以认为是随机过程对单音调相的过程，因此信号所具有的边带信号被称为相位噪声。
相位噪声在频域的可以这样定量描述：偏离中心频率多少Hz处，单位带宽内的功率与总信号功率相比。
例如晶体的相位噪声可以这样描述：七、噪声系数噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处理能力，通常这样定义：单元输入信噪比除输出信噪比，如下图：对于线性单元，不会产生信号与噪声的互调产物及信号的失真，这时噪声系数可以用下式表示：Pno 表示输出噪声功率，Pni 表示输入噪声功率，G 为单元增益。
射频功率计原理
射频功率计原理
射频功率计是一种用于测量射频电路中电功率的仪器。
其原理基于电磁场的能量传输和转化。
在射频电路中，电磁波在传输过程中会与电路元件发生相互作用，从而产生电功率。
射频功率计利用电路元件的特性，测量电路中的电功率。
射频功率计通常采用热偶、热电偶、热释电等原理进行测量。
其中，热偶原理是基于热电效应测量电功率的。
热电偶原理是基于两种不同金属之间的热电效应测量电功率的。
热释电原理是基于材料吸收电磁波时产生的热量测量电功率的。
射频功率计的测量范围通常从微瓦到千瓦不等，可以满足不同应用场景的需求。
同时，射频功率计还可以实现功率监测、功率控制、功率调节等功能。
总之，射频功率计是电子工程领域中必不可少的测量仪器之一，其原理基于电磁场的能量传输和转化，可以实现对射频电路中电功率的准确测量和控制。
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射频基础知识资料课件
WiFi技术利用了射频技术中的无线局域网技术，通过无线方式连接设备到互联网。
工作流程
WiFi路由器通过无线方式与设备建立连接，设备通过浏览器或特定的应用程序向路由器发送请求。路由器将请求 发送到互联网上的目标服务器，服务器响应并将数据返回到路由器，再由路由器将数据发送到设备。
案例三：GPS定位原理及关键技术特点
射频信号可用于治疗某些疾病，如肿瘤、 心血管疾病等，也可用于医学影像和生理 信号采集。
02
射频基础知识
射频电路基础
01
02
03
射频电路组成
射频电路主要由天线、射 频前端、射频芯片和电源 管理模块等组成。
射频电路设计原则
射频电路设计需要遵循稳 定性、高效性、一致性和 可靠性等原则。
射频电路优化方法
射频技术的数字化和智能化
随着数字化和智能化技术的不断发展，射频技术也需要适 应数字化和智能化的趋势，实现更高效、更灵活、更智能 的无线通信。
射频技术发展面临的挑战
01 02
传输损耗和干扰问题
随着无线通信技术的发展，射频信号需要传输更远的距离，同时需要处 理更多的干扰问题，如何提高传输效率和抗干扰能力是射频技术面临的 重要挑战。
射频基础知识资料课件
目录
• 射频基础概念 • 射频基础知识 • 射频技术原理 • 射频技术应用 • 射频技术发展趋势与挑战 • 射频技术应用案例
01
射频基础概念
射频定义
01
射频（Radio Frequency，RF） 定义为一种电磁波，其频率在一 定范围内，常用的单位是赫兹（ Hz）。
02
射频信号是指通过调制或其他方 式加载了信息的电磁波，常用于 无线通信和传输数据。
射频概念知识点(修改)
1电平是以分贝表示的绝对功率，单位dBm，计算公式：dBm=10lg（*mw/1mw）2某发信机额定功率电平为30dBm，其杂散辐射相对电平为-70dBc，该项指标表明，杂散辐射电平为-40 dBm（30 dBm-70 dB）。
3增益(db)：指放大器或系统的功率放大倍数，单位为分贝(dB)4插损=器件输出电平(dBm)-器件输入电平(dBm)5隔离度——耦合端口与输出端口的功率比（隔离端口与输入端口的功率之比），单位为dB6无源器件的方向性=隔离度-耦合度7常规工程无源器件：耦合器、合路器、电桥、衰减器、负载、功分器等。
8负载是一种特殊的衰减器，衰减度为无限大。
9合路器分为同频段合路器和异频段合路器两种，3dB电桥主要应用于同频段内不同载波间的合路应用。
10滤波器的典型指标:频率范围、带宽、插入损耗、带外抑制、驻波（回波损耗）、带内波动、功率容量等。
11直放站分类，按带宽分为宽带直放站和选频直放站，按传输方式分为：无线直放站和有线直放站；按接入方式分为：直接耦合直放站和空间耦合直放站。
12若一个系统的功率放大的倍数是2，则这个系统的增益是3dB 。
若系统的输出电平是43dBm，输入电平是10dBm,则系统的增益是33dB。
13无源器件按电气性能可分为微带和腔体。
14光合波器或光分波器统称为波分复用器。
它能将使光纤的通信容量成倍的提高。
目前多采用1310nm和1550nm波长的波分复用器。
15天线是将高频电流或波导形式的能量变换成电磁波并向规定方向发射出去或把来自一定方向的电磁波还原为高频电流的一种设备。
主要参数：方向图、增益、输入阻抗、驻波比、极化方式、前后比等。
16天线按极化方式分为单极化天线及双极化天线。
单极化天线又分为垂直极化和水平极化。
17天线增益是指天线朝一个特定方向收发信号的能力。
其单位用dBi和dBd表示，其中dBi=dBd+2.15，0dBd=2.15dBi。
18天线波瓣宽度是指天线辐射图中，低于峰值3dB处夹角的宽度或主波瓣宽度从最大值下降一半时两点所张的夹角19天线前后比指最大正向增益与最大反向增益之比，用分数表示。
射频功率计原理
射频功率计原理
射频功率计原理
射频功率计原理
射频功率计是用于测量射频电路中功率的一种仪器。
其原理是根据电磁场理论，利用能量在空间传递的特性，测量被测电路中的功率。
射频功率计一般分为直接读数和间接读数两种类型。
直接读数型射频功率计是基于热辐射原理，利用热敏元件（如热电偶、热电阻等）将电路中的功率转换成热量，再将热量转换成电信号，以读出被测电路中的功率大小。
间接读数型射频功率计是基于功率反比定律，利用已知功率源和未知功率源的电压电流关系，通过比较两个电路之间的功率大小来测量被测电路中的功率。
常见的间接读数型射频功率计有行波管功率计、倍频器功率计、电桥功率计等。
无论是直接读数型还是间接读数型射频功率计，在使用时需要注意选用适当的测量范围和频率范围，以及保持测量精度，避免对被测电路造成损伤。
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功率计三种分类详解
功率计是测量电功率的仪器。
搞射频微波的各位亲们相比不陌生，功率计基本上也是和信号源、频谱仪、网络分析仪并行的几个大件之一，当然没有前面几个大哥那么昂贵
图1 功率测量仪器的组成
功率计分类
一、按照连接方式分类
射频或微波功率计按照在测试系统中的连接方式不同，又可分为：终端式和通过式两种。
终端式功率计把功率计探头作为测试系统的终端负载，功率计吸收全部待测功率，由功率指示器直接读取功率值。
由于需要吸收全部入射功率，终端式功率计常用于测试小信号。
终端式功率计有如下特点：
（1）在常见的射频和微波功率测量仪器中，终端式功率计的幅度测量精度是最高的，超越了频谱仪或者信号分析仪，典型测量精度可以达到±1.6%.
（2）不能测量大功率。
通常上限为+20dBm，下限为-60dBm左右。
（3）可以测量各种调制信号的平均功率、峰值功率、突发功率等。
通过式功率计，它是利用某种耦合装置，如定向耦合器、耦合环、探针等从传输的功率中按一定的比例耦合出一部分功率，送入功率计度量，传输的总功率等于功率计指示值乘以比例系数。
通过式功率计的业内先驱是Bird，射频微波的老人应该都知道。
下图就是典型的通过式功率计的原理框图：
图2. 通过式功率计的原理框图
通过式功率计的主要特点;
（1）通过式功率计具有大功率测量能力。
理论上来说，只要传输线可以通过的功率，通过式功率计都可以测量。
所以广电上动辄上千瓦的功率，都是由通过式功率计来测量的。
（2）通过式功率计很难做到宽带，这是由于里面的定向耦合器的限制。
（3）由于定向耦合器的耦合度存在，通过式功率计不能用于太小的功率测量。
这个和终端式功率计正好各有所长。
二、按照灵敏度和测量范围分类
射频或微波功率计按灵敏度和测量范围分类，可以分为测热电阻型功率计、热电偶型功率计、量热式功率计、晶体检波式功率计。
测热电阻型功率计使用热变电阻做功率传感元件。
热变电阻值的温度系数较大。
被测信号的功率被热变电阻吸收后产生热量，使其自身温度升高，电阻值发生显著变化，利用电阻电桥测量电阻值的变化，显示功率值。
热电偶型功率计热电偶型功率计中的热偶结直接吸收高频信号功率，结点温度升高，产生温差电势，电势的大小正比于吸收的高频功率值。
这种功率计的测量精度比较高，一般用于比较精确的功率测量。
图3 热电偶功率计原理简图
量热式功率计典型的热效应功率计，利用隔热负载吸收高频信号功率，使负载的温度升高，再利用热电偶元件测量负载的温度变化量，根据产生的热量计算高频功率值。
这个基本上我们实验室里面就见得不多了，多用于校准级的功率基准测试。
晶体检波式功率计晶体二极管检波器将高频信号变换为低频或直流电信号。
适当选择工作点，使检波器输出信号的幅度正比于高频信号的功率。
晶体管检波式功率计由于测量速度快、精度适中等特点，一直在射频微波的测量中广为使用。
三、按照被测信号的不同分类
射频或微波功率计按被测信号分类：连续波功率计和脉冲峰值功率计。
图4 峰值功率计原理简图
功率计技术指标以下是射频功率计的典型技术指标：
a）功率范围保证测量精度的可测功率最大值和最小值范围。
功率计的功率范围决定于功率探头。
b）最大允许功率探头不被损坏的最大输入功率值，通常指平均功率。
在测量大功率峰值信号时，注意峰值电压不能超过一定值，否则造成电压击穿。
使用功率计时绝对不能测量大于允许功率值的信号，否则会造成功率探头烧毁。
c）频率范围能保证测量精度和性能指标的被测信号的频率范围。
d）测量精度指功率探头校准修正后的精度。
不包括测试系统的失配误差。
e）稳定性功率计的稳定性取决于功率探头的稳定性和指示器的零漂及噪声干扰。
f）响应时间也称功率传感元件的时间常数。
通常指功率指示器上升到稳定值的64%所需的时间。
g）探头的型号、阻抗选用功率计探头时，功率探头的使用频率、功率范围必须与被测信号一致，探头传输线的结构和阻抗应与被测传输线相互匹配。
比如一个典型的功率计的技术参数可能如下：
频率范围：9KHz～110GHz（取决于传感器）
功率范围：-70～+44dBm
绝对精度：（对数）±0.02dB ；（线性）±0.5%
相对精度：（对数）±0.04dB ；（线性）±1.0%
对数方式：1.0 ；0.1 ；0.01和 0.001 dB （默认设置：0.01 dB）
线性方式：1～4位数（默认设置：3位数）
SWR： 1.06（最大值）
作为信号强度的天平，功率计在射频微波测量中具有非常重要的作用。
现在亲们基本明白了功率计的原理了吧。