微波功率测量的原理及方法

微波功率测量已经发展了60多年，微波功率测量方法多种多样，微波功率测量实质是将信号功率转变为某种易于测量的其他能量形式。微波功率测量分为通过式和终端式两种测量方法。

通过式功率测量需要将通过式功率计连接在信号源和负载之间，通过式功率计主要由定向耦合器、功率探头和功率计三部分组成。当输入端接功率源、输出端接负载时，定向耦合器的的旁臂耦合出被测功率的一部分，已知定向耦合器的耦合度，功率计可按输入端的功率值进行刻度定标。一般输入方式为波导式，频段一般为一个倍频程，目前也出现了宽带同轴通过式功率计。这种功率计往往设计成体积小的便携产品，有的则是无源的，使用方便。

通过式功率计就其形式而言，分为单向和双向两类。由单定向耦合器构成的通过式功率计称为单向式，由双定向耦合器构成的通过式功率计称为双向式。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。

图7-3　微波单向通过式功率计原理框图

图7-4　微波双向通过式功率计原理框图

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。(www.xing528.com)

有三种常用器件用于在终端式功率探头中传感平均功率，这些器件是热敏电阻、热电偶和二极管检波器。本章将详细讨论上述每一种功率传感器件及其相关的测试仪器。

现代智能功率探头包括存储有探头型号、类型、校准参数的E2PROM以及传感环境温度的温度传感器等；功率计包括放大器和相关处理电路，主要负责对功率探头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。

终端式功率计通常有以下几种分类方式：

（1）按功率计测量功率原理分类，有热敏电阻式功率计、热电偶式功率计、晶体管式功率计、量热式功率计，此外还有微量热计及其他类型的功率计（如有质功率计、霍耳效应功率计、铁氧体功率计等）。

（2）按被测功率的特征分类，分为连续波功率计、峰值功率计。

（3）按功率座输入端传输线的类型分类，分为同轴型功率计和波导型功率计。

（4）按功率计的量程大小分类，分为小功率计（P≤100 mW）、中功率计（P为100 mW～100 W）、大功率计（P≥100 W）。

目前较常用的终端式微波功率计为热敏电阻式功率计、半导体热电偶式功率计和二极管式功率计。