功率计仪器

功率是表征电信号特性的一个重要参数。在直流和低频范围，可以方便的测量负载上的电压有效值V、流过负载的电流有效值I及电压与电流之间的相位角，用下式计算功率值：

P=VIcos

在超高频和微波频段，有TEM波和非TEM波之分。在TEM波的同轴系统中，电压和电流虽有确切含意，但测量其**值很困难。在波导系统中，因为存在不同的电磁模式，电压和电流失去**性。在个频段和各传输系统中，功率是单值表征信号强度的重要方法。在射频范围直接测量功率代替了电压和电流的测量。

一、功率计的组成

功率计由功率传感器和功率指示器两部分组成。功率传感器也称功率计探头，它把高频电信号通过能量转换为可以直接检测的电信号。功率指示器包括信号放大、变换和显示器。显示器直接显示功率值。

功率传感器和功率指示器之间用电缆连接。为了适应不同频率、不同功率电平和不同传输线结构的需要，一台功率计要配若干个不同功能的功率计探头。

二、功率的度量单位

功率定义为单位时间内所做的功。基本单位为瓦（W），1W等于在1秒内做1焦耳的功。常用的功率单为还有兆瓦（1MW=10⁶W）、千瓦（1KW=10³W）、毫瓦（1mW=10^-3W）、微瓦（1μW=10^-6W）、皮瓦（1Pw=10^-12W）。

另一种常用的功率单位以分贝毫瓦（dBm）表示。它以1毫瓦为基准电平P0=1mW，实际功率值P（mW）与P0比较后取对数。这是功率的**单位。

也可用分贝瓦（dBW）做为功率单位，此时P0=1W，即1 dBW=30 dBm。

三、功率计分类

• 按功率计在测试系统中的连接方式分类

有终端式和通过式两种。终端式功率计把功率计探头作为测试系统的终端负载，功率计吸收全部待测功率，由功率指示器直接读取功率值。通过式功率计，它是利用某种耦合装置，如定向耦合器、耦合环、探针等从传输的功率中按一定的比例耦合出一部分功率，送入功率计度量，传输的总功率等于功率计指示值乘以比例系数。

• 按功率计的灵敏度和测量范围分类
• 测热电阻型功率计使用热变电阻做功率传感元件。热变电阻值的温度系数较大。被测信号的功率被热变电阻吸收后产生热量，使其自身温度升高，电阻值发生显著变化，利用电阻电桥测量电阻值的变化，显示功率值。
• 热电偶型功率计热电偶型功率计中的热偶结直接吸收高频信号功率，结点温度升高，产生温差电势，电势的大小正比于吸收的高频功率值。
• 量热式功率计典型的热效应功率计，利用隔热负载吸收高频信号功率，使负载的温度升高，再利用热电偶元件测量负载的温度变化量，根据产生的热量计算高频功率值。
• 晶体检波式功率计晶体二极管检波器将高频信号变换为低频或直流电信号。适当选择工作点，使检波器输出信号的幅度正比于高频信号的功率。
• 按被测信号分类

有连续波功率计和脉冲峰值功率计。

四、功率计的技术指标

• 功率范围

保证测量精度的可测功率*大值和*小值范围。功率计的功率范围决定于功率探头。

• *大允许功率

探头不被损坏的*大输入功率值，通常指平均功率。在测量大功率峰值信号时，注意峰值电压不能超过一定值，否则造成电压击穿。使用功率计时**不能测量大于允许功率值的信号，否则会造成功率探头烧毁。

• 频率范围

能保证测量精度和性能指标的被测信号的频率范围。

• 测量精度

指功率探头校准修正后的精度。不包括测试系统的失配误差。

• 稳定性

功率计的稳定性取决于功率探头的稳定性和指示器的零漂及噪声干扰。

• 响应时间

也称功率传感元件的时间常数。通常指功率指示器上升到稳定值的64%所需的时间。

• 输入驻波比
• 探头的型号、阻抗

选用功率计探头时，功率探头的使用频率、功率范围必须与被测信号一致，探头传输线的结构和阻抗应与被测传输线相互匹配。