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      射頻功率計(jì)是無(wú)線電測(cè)量領(lǐng)域進(jìn)行測(cè)量功率的重要儀器，而射頻功率計(jì)一般由射頻功率計(jì)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(hào)轉(zhuǎn)換成可以直接檢測(cè)的電信號(hào)，功率計(jì)主機(jī)則對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量分析并顯示。R&S公司是射頻功率計(jì)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(cè)量，還能夠提供更高的動(dòng)態(tài)范圍，以及更靈活的連接方式。下面我就簡(jiǎn)要介紹一下R&S射頻功率計(jì)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(cè)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(cè)量更微弱的信號(hào)，還在于針對(duì)小信號(hào)測(cè)量能夠有效地提高測(cè)量速度。

      在功率測(cè)量中，針對(duì)小信號(hào)測(cè)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(cè)量結(jié)果。而增大平均次數(shù)無(wú)疑會(huì)導(dǎo)致測(cè)量速度變慢，所以新型功率探頭設(shè)計(jì)了更低的噪底以提高測(cè)量速度。 理論上，當(dāng)功率探頭噪底降低50%（即降低3dB）的時(shí)候，平均次數(shù)要變?yōu)樵械乃谋恫拍軌蜻_(dá)到同樣的測(cè)量準(zhǔn)確度。

       圖1中可以看到，針對(duì)-60dBm這樣的小信號(hào)，新型功率探頭想要達(dá)到0.1dB的測(cè)量準(zhǔn)確度的話，打開(kāi)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(cè)量準(zhǔn)確度。

圖1 新型功率探頭針對(duì)-60dBm信號(hào)的測(cè)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(cè)量方式來(lái)提高動(dòng)態(tài)范圍。三個(gè)測(cè)量通道能夠提供高達(dá)93dB的動(dòng)態(tài)范圍，低至-70dBm的測(cè)量下限。這種多通道功率探頭，傳統(tǒng)的測(cè)量方式是針對(duì)不同功率大小的信號(hào)，功率探頭采用不同的通道去進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)被測(cè)信號(hào)功率有大幅度改變的時(shí)候，通道之間采用直接切換的方式，將測(cè)量通道換成下一個(gè)通道。這樣的方法可以有效的擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍，但是會(huì)產(chǎn)生額外的問(wèn)題，例如滯后效應(yīng)、不同通道的線性度不一致等。

      針對(duì)傳統(tǒng)多通道測(cè)量帶來(lái)的一些問(wèn)題，R&S新型功率探頭采用同時(shí)測(cè)量的方式來(lái)避免這些問(wèn)題。新型功率探頭在測(cè)量開(kāi)啟的時(shí)候，三個(gè)通道之中的一個(gè)通道將會(huì)是主要測(cè)量通道，但同時(shí)所有的通道都會(huì)進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，最終每個(gè)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(cè)量結(jié)果，這樣可以保證在不同通道之間的平滑過(guò)渡，不會(huì)出現(xiàn)通道之間的硬切換帶來(lái)的種種問(wèn)題。圖2顯示了新型功率探頭的三通道結(jié)果以及每個(gè)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(cè)量芯片內(nèi)置到功率探頭內(nèi)部，也就是說(shuō)功率探頭本身就可以完成主要的測(cè)量，功率計(jì)主機(jī)只是起到了顯示和控制作用。針對(duì)這種狀況，為了能夠更方便的對(duì)測(cè)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(jì)主機(jī)，R&S公司的信號(hào)源、頻譜儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀都可以用來(lái)當(dāng)做顯示主機(jī)。甚至可以利用電腦來(lái)當(dāng)做功率計(jì)主機(jī)，這樣可以幫助用戶簡(jiǎn)化測(cè)試方案。新型功率探頭的連接方式示意圖見(jiàn)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(chǎng)景就是遠(yuǎn)程功率監(jiān)測(cè)，針對(duì)遠(yuǎn)程功率監(jiān)測(cè)，傳統(tǒng)的方式都會(huì)受限于探頭與主機(jī)之間的連接線的長(zhǎng)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(guò)PoE路由器訪問(wèn)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(gè)通過(guò)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(guò)網(wǎng)線來(lái)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(cè)試速度、動(dòng)態(tài)范圍的提升讓我們看到功率探頭在基本測(cè)量性能上的改善，其多樣的連接方式和遠(yuǎn)程測(cè)量方案為我們無(wú)線電的功率測(cè)量提供了更加多樣化的解決方案。