在射頻工程應(yīng)用領(lǐng)域，經(jīng)常需要長期監(jiān)測射頻鏈路某處的功率值及其穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)和測試人員需要關(guān)注哪些因素，來確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性？數(shù)據(jù)異常時(shí)的分析方法又如何？

功率傳感器的選擇

標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測設(shè)備是功率計(jì)，業(yè)內(nèi)公認(rèn)功率計(jì)是射頻功率測量最準(zhǔn)確的儀器設(shè)備。當(dāng)前主流商用功率傳感器的類型分為熱電傳感器和二極管傳感器，其中二極管傳感器通常采用多通道測量技術(shù)，用不同視頻濾波器帶寬VBW，又分為通用型 ( VBW ≈ 150kHz )，平均型 ( VBW ≈ 150Hz )，寬帶型 ( VBW ≥ 30MHz )。

熱電傳感器如 R&S NRPxxT，例如NRP18T頻率范圍DC~18GHz，NRP40T頻率范圍DC~40GHz；通用傳感器如 R&S NRPxxS，例如NRP40S頻率范圍10MHz~40GHz；平均傳感器如 R&S NRPxxA，例如NRP18A頻率范圍8kHz~18GHz；寬帶傳感器如 R&S NRP-Z8x，例如NRP-Z85頻率范圍50MHz~40GHz。

下表比較上述幾種類型傳感器的指標(biāo)，對于功率在-10~0dBm的連續(xù)波測試，溫度范圍20~25°C，平均功率測試的準(zhǔn)確度，熱電傳感器最準(zhǔn)，其次是通用和平均型，最差是寬帶傳感器。

測量功率范圍也是一個(gè)需要關(guān)注的指標(biāo)，上述功率傳感器的功率測量范圍如下表，在選型之前需要根據(jù)測量目標(biāo)功率選擇合適的傳感器。

選型指南

﹒功率在-10~0dBm的連續(xù)波測試，選擇熱電傳感器；

﹒當(dāng)被測信號功率小于-30dBm時(shí)，選擇通用型傳感器；

﹒寬帶傳感器可以監(jiān)測脈沖包絡(luò)電平數(shù)據(jù)，并由此自動計(jì)算峰值和平均值功率，還有脈寬和周期等時(shí)間參數(shù)；熱電和通用傳感器通常準(zhǔn)確測量平均值功率，也可以通過輸入占空比數(shù)值，計(jì)算獲得峰值功率。

功率計(jì)測試連接和布置

功率監(jiān)測的連接布置如下圖，將定向耦合器接入信號傳輸鏈路，傳感器A監(jiān)測前向功率，選配傳感器B監(jiān)測反射信號功率。

這樣的測試連接方法，可應(yīng)用于信號傳輸節(jié)點(diǎn)的功率穩(wěn)定性長期監(jiān)測。例如，信號源或功放的長期穩(wěn)定性測量，即“老煉試驗(yàn)”。

影響準(zhǔn)確性和一致性的因素

測試中如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，需要分析定位其原因，確保數(shù)據(jù)是真實(shí)測量結(jié)果數(shù)據(jù)。

﹒環(huán)境因素：溫濕度、噪聲和振動等，會影響測試結(jié)果數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。例如溫度變化造成的測試數(shù)據(jù)波動，約為0.002~0.004dB/K；外界射頻噪聲干擾測試結(jié)果。

﹒被測設(shè)備特性或缺陷：在監(jiān)測過程中，被測設(shè)備可能偶然出現(xiàn)暫時(shí)不正常工作狀態(tài)，例如真空管放大器老煉試驗(yàn)過程中可能發(fā)生“打火”現(xiàn)象，這對功率傳感器而言可能是“毀滅級”的。

﹒信噪比帶來的不確定度：溫濕度、噪聲和振動等，會影響測試結(jié)果。例如溫度變化造成的測試數(shù)據(jù)波動，約為0.002~0.004dB/K；外界射頻噪聲干擾測試結(jié)果。

﹒功率傳感器調(diào)零和修正因子：功率傳感器的調(diào)零Zero就是自校準(zhǔn)，注意在調(diào)零時(shí)，傳感器空載，不可輸入信號；如果工作環(huán)境溫濕度變化程度較大時(shí)，建議進(jìn)行一次調(diào)零。

功率計(jì)測量時(shí)，需要輸入被測信號的載波頻率，用來激活相應(yīng)頻率處的修正因子；輸入頻率錯(cuò)誤會造成錯(cuò)誤的測量數(shù)據(jù)。