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      射頻功率計是無線電測量領(lǐng)域進(jìn)行測量功率的重要儀器，而射頻功率計一般由射頻功率計主機(jī)和功率探頭兩部分組成。傳統(tǒng)的功率探頭主要把高頻信號轉(zhuǎn)換成可以直接檢測的電信號，功率計主機(jī)則對轉(zhuǎn)換的電信號進(jìn)行測量分析并顯示。R&S公司是射頻功率計的領(lǐng)導(dǎo)廠商，其推出的新型功率探頭能夠更準(zhǔn)更快地進(jìn)行功率測量，還能夠提供更高的動態(tài)范圍，以及更靈活的連接方式。下面我就簡要介紹一下R&S射頻功率計功率探頭的性能特點(diǎn)。

      R&S新型功率探頭NRP-Z系列與老款探頭相比，將功率測量的下限由-67dBm擴(kuò)展到了-70dBm，這樣做的好處不僅僅是能夠測量更微弱的信號，還在于針對小信號測量能夠有效地提高測量速度。

      在功率測量中，針對小信號測量，理論上增大平均次數(shù)可以有效地降低噪聲的影響，能夠保證得到更準(zhǔn)確穩(wěn)定的測量結(jié)果。而增大平均次數(shù)無疑會導(dǎo)致測量速度變慢，所以新型功率探頭設(shè)計了更低的噪底以提高測量速度。 理論上，當(dāng)功率探頭噪底降低50%（即降低3dB）的時候，平均次數(shù)要變?yōu)樵械乃谋恫拍軌蜻_(dá)到同樣的測量準(zhǔn)確度。

       圖1中可以看到，針對-60dBm這樣的小信號，新型功率探頭想要達(dá)到0.1dB的測量準(zhǔn)確度的話，打開16次平均即可達(dá)到。如果是R&S的老款功率探頭的話，需要64次平均才可以達(dá)到0.1dB的測量準(zhǔn)確度。

圖1 新型功率探頭針對-60dBm信號的測量結(jié)果

     R&S新型功率探頭NRP-Z系列巧妙地采用了三通道的測量方式來提高動態(tài)范圍。三個測量通道能夠提供高達(dá)93dB的動態(tài)范圍，低至-70dBm的測量下限。這種多通道功率探頭，傳統(tǒng)的測量方式是針對不同功率大小的信號，功率探頭采用不同的通道去進(jìn)行測量，當(dāng)被測信號功率有大幅度改變的時候，通道之間采用直接切換的方式，將測量通道換成下一個通道。這樣的方法可以有效的擴(kuò)展動態(tài)范圍，但是會產(chǎn)生額外的問題，例如滯后效應(yīng)、不同通道的線性度不一致等。

      針對傳統(tǒng)多通道測量帶來的一些問題，R&S新型功率探頭采用同時測量的方式來避免這些問題。新型功率探頭在測量開啟的時候，三個通道之中的一個通道將會是主要測量通道，但同時所有的通道都會進(jìn)行連續(xù)測量，最終每個通道貢獻(xiàn)不同的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行合并從而得到總的測量結(jié)果，這樣可以保證在不同通道之間的平滑過渡，不會出現(xiàn)通道之間的硬切換帶來的種種問題。圖2顯示了新型功率探頭的三通道結(jié)果以及每個通道主要匹配的功率范圍。

圖2 R&S新型功率探頭三通道結(jié)構(gòu)示意圖

     上面提到，目前的功率探頭可以將測量芯片內(nèi)置到功率探頭內(nèi)部，也就是說功率探頭本身就可以完成主要的測量，功率計主機(jī)只是起到了顯示和控制作用。針對這種狀況，為了能夠更方便的對測量功率進(jìn)行顯示，R&S提供多種連接顯示方式。除了射頻功率計主機(jī)，R&S公司的信號源、頻譜儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀都可以用來當(dāng)做顯示主機(jī)。甚至可以利用電腦來當(dāng)做功率計主機(jī)，這樣可以幫助用戶簡化測試方案。新型功率探頭的連接方式示意圖見圖3。

圖3 R&S新型功率探頭連接方式示意圖

     功率探頭有一種應(yīng)用場景就是遠(yuǎn)程功率監(jiān)測，針對遠(yuǎn)程功率監(jiān)測，傳統(tǒng)的方式都會受限于探頭與主機(jī)之間的連接線的長度。為此，R&S獨(dú)創(chuàng)性的推出NRP-Z系列功率探頭，其中“N”代表該功率探頭支持網(wǎng)絡(luò)（Network）連接方式。典型的連接方式是利用網(wǎng)線將功率探頭連接到PoE（Power over Ethernet）路由器上，這樣就可以通過PoE路由器訪問并設(shè)置功率探頭了。PoE路由器與傳統(tǒng)的路由器相比，增加了一個通過網(wǎng)絡(luò)接口供電的功能，所以功率探頭的控制和供電都是通過網(wǎng)線來實(shí)現(xiàn)的。NRP-Z系列系列功率探頭的遠(yuǎn)程連接示意圖如圖4所示。

圖4 NRP-Z系列功率探頭的遠(yuǎn)程連接示意圖

     R&S公司所推出的NRP-Z系列功率探頭的準(zhǔn)確度、測試速度、動態(tài)范圍的提升讓我們看到功率探頭在基本測量性能上的改善，其多樣的連接方式和遠(yuǎn)程測量方案為我們無線電的功率測量提供了更加多樣化的解決方案。