微波功率计
微波功率计在能源系统中的应用
微波功率计在能源系统中的应用随着现代社会对能源需求的增长，对能源的高效利用成为一个重要的议题。
在能源系统中，微波功率计作为一种重要的测量设备，发挥着关键作用。
微波功率计通过测量微波信号的功率，帮助我们更好地了解能源的使用效率，优化能源系统的运行，并为能源的控制和调节提供重要的依据。
本文将介绍微波功率计在能源系统中的应用，并探讨其在提高能源利用效率方面的潜力。
1. 能源系统中的微波功率计应用微波功率计广泛应用于能源系统中的多个领域，包括发电、传输和分配等环节。
在发电过程中，微波功率计可以用于测量发电机输出的微波功率，帮助监测和优化发电效率。
在能源传输过程中，微波功率计可以用于测量能源传输管道中的微波功率，帮助控制和调节能源传输的效率。
在能源分配过程中，微波功率计可以用于测量能源分配网络中不同节点的微波功率，帮助优化能源的分配和利用。
2. 微波功率计在能源系统中的优势微波功率计在能源系统中具有许多优势，使其成为必不可少的测量设备。
首先，微波功率计具有高精度和高灵敏度，能够准确测量微波信号的功率，保证测量结果的准确性。
其次，微波功率计具有广泛的频率范围和量程选择，适用于多种能源类型和功率水平的测量需求。
此外，微波功率计还具有快速响应和稳定性好的特点，能够满足能源系统实时监测和控制的需求。
3. 微波功率计在能源利用效率提高中的应用微波功率计在能源利用效率提高方面发挥着重要的作用。
首先，通过使用微波功率计进行能源系统的实时监测，我们可以获得能源消耗和产生的准确数据，了解系统的负载情况和效率水平，并基于这些数据进行优化和调节。
其次，微波功率计可以帮助发现能源系统中的能耗峰值和低谷，促使我们在高耗能时段采取节能措施，提高能源利用效率。
此外，微波功率计还可用于检测能源系统中的漏损或故障，及时发现问题并采取措施进行修复，提高整体的运行效率。
4. 微波功率计在能源系统中潜力的探索随着科技的不断发展，微波功率计在能源系统中的潜力也在不断被探索。
微波功率计
REL键：该键用于相对测量（测量值不是绝对单位值，而是用dBr表示的相对于参考电平的相对值）。按下该键时，功率计自动以当前的测量值作为参考基准进行相对测量。再次按下该键，将会取消相对测量作用。
MENU/ESCAPE键：该键用于激活功率计的一些设置菜单，同时也可作为返回键使用以退出菜单设置。（不管当前的设置菜单在哪一级，都可直接退回到测量状态）。
FREQ键：该键用于输入被测信号的频率，功率计自动调用被设置频率对应的功率探头的校准因子值进行测量值修正，以提高功率测量的准确度。如果输入信号的频率变化太快而无法从前面板置入时，可以从功率计后面板的“VFIn输入一个对应信号源频率变化的电压值，并通过适当的菜单设置，可较快的调用相应频率的校准因子值。若功率计在远控状态下，功率计可以从GP-IB总线上读取频率信息。
ENTER/LOCAL键：该键用于确定菜单选择，输入已选择的选项或数值。同时当作LOCAL键使用，从远控状态（GP-IB状态）恢复为本地状态。
微波功率计的校准方法
量程校准器校准功率计准确度： 将量程校准器置于不同的功率输出挡，通过观察功率计上的示值，并计算出误差来判断被校功率计是否满足要求。微波小功率标准装置校准功率基准电平：利用微波小功率标准装置对被校功率计1mW功率基准电平输出进行校准。该装置为国家一级标准，可以提高校准准确度，如图所示。
dBm/mW键：该键用于进行功率的对数测量单位（dBm）和线性测量单位（mW）之间的转换。缺省状态为对数格式。
RECALL键：该键用于调用已存储的仪器设置状态。这些仪器状态是由[SAVESETUP]菜单设置的，可以存储在1～20个寄存器内。存储时，用←或→光标键选择(Reg#0)，用↑或↓键选择一寄存器（1～20值）。(Preset)用于设置功率计的缺省状态（即复位操作）。
微波功率计
Industry Power Meter Products: Foreign Products
Agilent Technologies—Agilent Power Meters and Power Sensors
Microwave Power Meter
Liu Chuan 11S001023
Contents
Introduction
• Power’s Function; Power Meter’s Assortment and Characteristic
Industry Power Meter Products
• AV6334 Series: Widely Applied in All Optical Power Measurements
• Power Meter Module
• AV6921: PXI • AV43003: VXI
4
11S001023
10/19/2011
Industry Power Meter Products: Native Products
11S001023 10/19/2011
Notices Related to Choose and Purchase Power Meter
2
Introduction
Power’s Function
• • Parameter of Energy Transmission Characterization Component—— ——Critical The Output Power Level of a System or Component——Critical Factor in the Design
微波功率计信号源简介
▪VSWR：
≤1.29
▪系统功率线性度(精度)： ±7% (+/-0.3dB)
▪显示分辨率：
±0.01dB ±1 个字
▪阻抗：
50欧
▪功率基准：
50 MHz；1.00 mW ±1.5%(0dBm±0.06dB)；
▪源驻波比：
≤1.08
▪显示方式：
W、dBm
▪电源：
AC 110V～220V ±10% 50Hz 10W
TR（收发）模块
▪ 频率范围：30~88MHz、30~512MHz、各通信频段、客户指定频段 ▪ 采用零中频、超外差等形式实现收发功能，可包含AGC、ALC、RSSI等多种
功能。
▪ 注：可根据客户的实际需求，提供定制服务
宽带功分器
▪ 频率范围：0.6GHz ~3.9GHz ▪ 功分路数：一分二、一分四 ▪ 端口驻波：≤1.2：1 ▪ 附加插损：≤0.3dB
ASA1430（可编程频率源模块）
▪ 频率范围：
100MHz～18GHz（根据用户要求定制）
▪ 频率步进:
最小1Hz
▪ 输出功率范围：
-40dBm~+10dBm，
▪ 功率步进：
1dB
▪ 频率准确度：
1ppm（可根据客户要求提高）
▪ 相位噪声：
≤-90dBc/Hz（偏离载波10KHz） 【典型值】
▪ 杂散功率：
▪ 注：特定频段可提供定制服务
程控衰减器
▪ 频率范围： DC~6GHz（根据用户定制频段）
▪ 衰减范围: 0 ~127dB
▪ 衰减精度： ±0.5dB（<10dB）
▪
±1.0dB（10~31dB）
▪
±1.5dB（32~63dB）
微波功率计知识
微波功率计知识一、概述（一）用途微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数,微波功率计则是精确测量微波功率电平的最基本的微波测量仪器，广泛应用于微波通讯、雷达、导航、空间技术、卫星地面站、信号监测等领域的微波信号平均功率、峰值功率和脉冲包络功率等参数的精确测量与计量，是电子领域科研、生产、测试、试验、计量的必备仪器。
（二）分类与特点1、从测量方法上分类主要有两种方式：通过式传输信号功率测量与终端式接收功率测量。
●通过式传输信号功率测量特点通过式传输信号功率测量需要将功率计连接在信号源和负载之间。
工作在RF、微波和毫米波频段的通过式功率计一般采用耦合器方式，耦合器可以对信号源和负载之间的功率流向作出响应，此类功率计可用于指示从信号源流向负载的功率，常称为入射功率；也可以测量从负载流向信号源的功率，常称为反射功率。
在微波波段，更常用的方法是使用高方向性定向耦合器与终端式功率计相结合构成的通过式功率计以测量信号源传送的功率，这种功率计也分为两类，一类是单向通过式功率计，一类是双向通过式功率计，由单定向耦合器构成的通过式功率计称为单向通过式功率计；由两个反接的定向耦合器构成的通过式功率计称为双向通过式功率计。
通过式测量方式主要用于大功率信号的测量。
●终端式接收信号功率测量特点RF和微波、毫米波频段中小功率主要进行终端式测量方法。
终端式微波功率计主要包含功率探头和功率计主机两个部分。
功率探头，它接在信号传输线的终端，接收和消耗功率，并产生一个直流或低频信号，该信号经过特定形式的前置放大送入功率计测量通道。
现代智能功率探头还包括存储有探头型号、类型、校准参数的EEPROM以及传感环境温度的温度传感器等。
功率计主机，包括放大器和相关处理电路，主要负责对功率探头的变换的信号进行处理，产生准确的功率读数。
通常，一个型号的功率计能够兼容不同类型、不同频率范围、不同功率范围的系列功率探头。
2、按终端式功率计分类通常有按功率计测量功率原理分类、按被测功率的特征分类、按输入端功率座的类型分类、按功率计的量程大小分类、按照产品类型分类等几种方式。
微波功率计在电磁辐射测量中的应用
微波功率计在电磁辐射测量中的应用随着科技的不断进步和发展，电磁辐射对人类健康的影响越来越受到人们的关注。
在这个背景下，微波功率计作为一种测量电磁辐射强度的重要仪器，具有广泛的应用。
本文将探讨微波功率计在电磁辐射测量中的应用，并阐述其作用和意义。
首先，我们需要了解什么是微波功率计。
微波功率计是一种专门用来测量微波（即频率在300 MHz至300 GHz之间的电磁波）功率的设备。
它不仅精确测量微波的功率，而且可以即时显示测量结果，具备实时监测的功能。
微波功率计在电磁辐射测量中起到关键的作用。
首先，它能够准确测量电磁辐射的功率，这对于评估辐射的水平和剂量至关重要。
通过使用微波功率计，我们能够获得各种电磁辐射源的功率输出情况，从而判断其是否达到了相关标准限值。
这对于电信、无线通信、雷达、微波炉、医疗设备等行业和领域都具有重要意义。
其次，微波功率计可以帮助我们评估电磁辐射对人类健康的潜在影响。
在现代社会中，人们长时间接触各种电子设备和通信设施，无形中也接触到了电磁辐射。
微波功率计可以用来对不同电磁辐射源的辐射水平进行测量，了解其辐射所在区域的辐射水平是否超过安全标准。
这对于保护公众健康、制定相关政策和规定都具有重要意义。
此外，微波功率计在电磁辐射研究中的应用也是不可忽视的。
科研人员可以通过微波功率计对不同频率和功率的电磁辐射进行测量，从而进行相关研究和分析，探索电磁辐射与人类健康之间的关系。
这些研究对于我们更好地理解和管理电磁辐射的影响具有重要意义，可以为未来的安全标准和相关政策的制定提供科学依据。
需要注意的是，微波功率计在电磁辐射测量中的应用也存在一些挑战和限制。
首先，不同类型的电磁辐射需要使用不同的微波功率计来进行测量，因此，选择合适的微波功率计对于准确测量电磁辐射功率至关重要。
其次，微波功率计在测量过程中需要注意校准和减小误差，以确保测量结果的准确性。
此外，由于微波功率计的价格较高，限制了其在一些领域的应用范围。
微波功率计原理
微波功率计的原理主要是通过测量微波信号的功率来获得相关参数，如功率、衰减、增益、电压、电流、介电常数、相位角、复反射系数等。
微波功率计通常由微波探测器、信号处理电路和显示部分组成。
微波探测器负责接收微波信号并将其转换为电信号，信号处理电路对电信号进行放大、滤波、测量等处理，最终在显示部分输出测量结果。
微波功率计的测量精度和稳定性受到多种因素的影响，如探测器的灵敏度、信号处理电路的性能以及测量环境等。
07章微波功率计
式中，P为功率，V为电压，I为电流，这里功率、电 压、电流都是给定时刻的瞬时值。
现代微波工程测量
7.2微波功率测量原理 7.2.1 功率的基本定义
如果电压和电流不随时间变化，则瞬时功率为一常 数。 对交流信号测量的功率计只提供平均功率测量，也 就是测量信号在一个周期内能量变化的平均速率。 瞬时信号的平均功率由式（7.3）给出：
现代微波工程测量
7.2微波功率测量原理 7.2.1 功率的基本定义
图7.1为脉冲功率与脉冲平均功率示意图。
现代微波工程测量
7.2微波功率测量原理 7.2.1 功率的基本定义
峰值功率是描述最大功率的一个专用术语。 图7.2为用在某种导航系统中的高斯型脉冲的实例， 峰值功率是指该包络功率的最大功率。 对于理想的矩形脉冲而言，峰值功率就等于脉冲功 率。 峰值功率计或峰值功率分析仪是专门设计用来表征 这类波形的测试仪器。
现代微波工程测量
7.2微波功率测量原理 7.2.3 微波功率测量原理
图 7.3 和图 7.4 分别为单向通过式功率计和双向通过 式功率计的原理框图。 双向通过式功率计常用作反射计测量负载的反射系 数。
现代微波工程测量
7.2微波功率测量原理 7.2.3 微波功率测量原理
定向耦合器的耦合度会随频率变化,需要进行校准。 另外，定向耦合器的方向性和负载匹配对测试准确 度影响较大，需使用高方向性的定向耦合器和较小 反射系数的负载。 通过式功率计在通信、雷达、广播、电视等设备中 广泛应用于检测或监测功率电平。 终端式功率测量仪器主要包含功率探头和功率计两 个部分。 终端式功率计用功率探头接在信号传输线的终端， 接收和消耗功率，并产生一个直流或低频信号，该 信号经过特定形式的前置放大送入功率计测量通道 。
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时间门的峰值功率测量
门开始
门限长度
利用功率计的各种触发特性，如外 部TTL兼容触发输入、内部（电平） 和GPIB触发，以及进行多个同时的时 间选通测量。可设置单独的开始（选 通开始）和持续时间（闸门长度）， 用户在规定的时间周期上能测量平均 功率、峰值功率或峰均比。
功率测量方法
可以使用哪些仪器测量功率？
热电偶式传感器
金属 #1 金属 #2
能产生显著热电势的那一对金属称为热电偶。
V+ 热电偶是利用席贝克效应将热能转换为电势的装置。 席贝克效应（也称热电效应）：当两种不同金
属的结点的温度被加热到高于其余两个自由端的温
V- 度时，在两个自由端之间便会出现直流电势，其大 小与冷热的温差成正比。
若将热偶的热结点置于高频或微波电磁场中，热偶会吸收RF/微波信 号，热结点的温度便上升，并产生与输入功率成正比的热电势。用此热 电偶检测出温度差，则温差电势便可以作为吸收功率的量度。
起整流作用的是二阶项和偶数阶项。对于小信号，二阶项起主要作用，因此，二极管常工作 在平方率区域，二极管的输出电流（或电压）与输入电压的平方成正比。当输入电压很大，以 至于四阶项或更高阶项起主要作用，这时二极管工作的区域成为过渡区域。在过渡区域上的是 线性区域。
二 90dB 动态范围 ▫ 真正 RMS 仅在 “平方率” 区域 (-70dBm
功率计测量原理
DC或低频 交流电压！
功率传感器
进入传感器 的 RF 功率
传感器类型：
✓吸收式(热敏式传感器)
热敏电阻 热电偶、热电堆
✓整流检波式(二极管式)
单二极管 双二极管 多二极管
功率计
显示
时钟 转换
ADC
DSP
CPU
显示 GPIB I/O
ADC 2 通道功率计
信号处理 (校准因 系统控制 子，线性处理等)
平均功和峰值功率测量
CW信号
调制信号
脉冲信号
在整个调制周期上作平均
在整个调制周期上作平均
随着脉冲高功率微波技术的发展，微波脉冲设备在现代电子设备及电子武器中占 有重要地位。例如雷达系统、导航系统、数字通信系统和电磁导弹、核武器的发射器 等，都需测量其脉冲峰值功率。如果知道特定的波形信息，有时能从平均功率测量 计算其它波形信息。例如，如果知道脉冲信号的占空比，就可从平均功率测量确定 峰值功率。
PdBm = 10log Pmw
一个简单规则是每3dBm功率加倍，每3dBm功率减半。每10dBm为10倍，每–10dBm 为1/10。
例如：+36dBm是多少？
让我们由0dBm开始，我们已经 知道它是1mW。
+30dBm将是1mW*10*10*10， 即1W。30+6dBm是1 W*2*2， 因此最后结果是4W
热效应功率传感器，如热敏电阻、热电偶等，其热学时间常数都比矩形 脉冲宽度大得多，其响应跟不上脉冲包络的变化，故不能显示脉冲峰值的功 率，只能显示稳态时射频中重复周期内的平均功率。
特点： 动态范围较低（50dB左右），测量速度较慢，结构简单，制造成本 低，应用广泛
二极管式传感器
旁路电容器作为一 个低通滤波器用于 去除任何通过二极 管的RF信号
频谱分析仪 网络分析仪 矢量信号分析仪 功率计
虽然有多种能够测量功率的仪器，但最 精确的仪器是功率计。
•功率计
•精度 ~ 4.5% (0.2dB)
•频谱分析仪
•精度 ~ 25% (1.3dB)
•网络分析仪
•精度 ~ 12% (0.5dB)
仪器间的主要区别之一是选频测量
不是选频测量是功率计不能测量很低功率的原因，大约只能到-70dBm，而频谱 分析仪这类仪器如果使用很窄的分辨率带宽，就能测量非常低的功率。
在微波测量中，二极管是一种最常用的信 号检波器，经常用它作为信号电平的指示器。 二极管通过其非线性的电流—电压特性将高频 能量转换成直流。
Is 反向饱和电流
DC 二极管曲线
包络检测
RF 二极管曲线
i
20
10
0
-10 -20
非平方率
-30
-40
v
-50 平方率
-60
-70
RMS 响应
功率输入, dBm
一般需要测量绝对功率或相对功率，
通常我们使用绝对功率测量，但当在比较 两个功率的增益或损耗时，我们可用相对 功率进行测量，此时的单位为dB。
一般的功率划分：
✓小功率：<100mW ✓中功率：100mW~10W ✓大功率：>10W
绝对功率的单位： •线性单位：W、mW、V、uV、…… •对数单位：dBm、dBuV、……
测量雷达发射机功率可以确定该雷达的作用距离； 测量通信系统中功放的发射功率可以确定覆盖地域； 振荡源的输出功率、接收机的灵敏度、放大器的增益、无源器件的损耗
功率是一个表征能量传输的参数。低频时很容易测量电压（或电流）
+
ZS
V±
RL
-
但在高频时，沿传输线有不同的电压和电流，但功率始终保持常数值。
功率测量单位
to -25dBm)
▫ 如果调制带宽大于传感器的视频带 宽，则不能在非平方率区域测量 RMS 功率 (>-25dBm) 。
▫ 在线性区可以使用“调制平均”方式，计
算RMS 功率。条件是调制带宽要小于传感
器的视频带宽
VO
二极管的平方律区
至今，能跟上脉冲调制响应的功率传 感器主要是晶体二极管（低功率）和真空 二极管（高功率），也只适用于周期重复 脉冲，不适用于单次微波脉冲的峰值功率 或脉冲内总能量的测量。
微波信号功率测量
微波功率计测量原理
为什么要测量功率？ 功率测量单位和方法 功率计测量功率的优点 传感器类型及其特点 平均功率测量 峰值功率测量 时间门功率测量微波功率计的主要 技术指标 微波功率测量误差分析
为什么要测量功率？
系统的功率输出是衡量系统性能的关键指标。对于大多数射频微波系统， 围绕功率的评价贯穿于系统的设计、制造直至进入商业领域流通的整个过程。
本底噪声
0.1 nW
约50nv -70dBm
线性区
0.01 mW -20dBm
PIN
dBm
扩展小功率计量程法
衰减器法
Γg
衰减器法是利用小功率计作标
被测
准与高功率衰减器组合扩展量程来
信号
测量中、大功率。微波功率计配上
合适的大功率衰减器，普遍应用于 大功率微波信号测量。
PG
定向耦合器法
该方法是利用小功率计作标准， 并与定向耦合器相连接，组合成通 过式功率计来测量中、大功率。