簡(jiǎn)談功率計(jì)

功率是表征電信號(hào)特性的一個(gè)重要參數(shù)。在直流和低頻范圍，可以方便的測(cè)量負(fù)載上的電壓有效值V、流過(guò)負(fù)載的電流有效值I及電壓與電流之間的相位角，用下式計(jì)算功率值： 

             P=VIcos

     在超高頻和微波頻段，有TEM波和非TEM波之分。在TEM波的同軸系統(tǒng)中，電壓和電流雖有確切含意，但測(cè)量其絕對(duì)值很困難。在波導(dǎo)系統(tǒng)中，因?yàn)榇嬖诓煌碾姶拍Ｊ?，電壓和電流失去唯一性。在個(gè)頻段和各傳輸系統(tǒng)中，功率是單值表征信號(hào)強(qiáng)度的重要方法。在射頻范圍直接測(cè)量功率代替了電壓和電流的測(cè)量。

一、功率計(jì)的組成

     功率計(jì)由功率傳感器和功率指示器兩部分組成。功率傳感器也稱功率計(jì)探頭，它把高頻電信號(hào)通過(guò)能量轉(zhuǎn)換為可以直接檢測(cè)的電信號(hào)。功率指示器包括信號(hào)放大、變換和顯示器。顯示器直接顯示功率值。

     功率傳感器和功率指示器之間用電纜連接。為了適應(yīng)不同頻率、不同功率電平和不同傳輸線結(jié)構(gòu)的需要，一臺(tái)功率計(jì)要配若干個(gè)不同功能的功率計(jì)探頭。

二、功率的度量單位

     功率定義為單位時(shí)間內(nèi)所做的功。基本單位為瓦（W），1W等于在1秒內(nèi)做1焦耳的功。常用的功率單為還有兆瓦（1MW=10⁶W）、千瓦（1KW=10³W）、毫瓦（1mW=10^-3W）、微瓦（1μW=10^-6W）、皮瓦（1Pw=10^-12W）。

     另一種常用的功率單位以分貝毫瓦（dBm）表示。它以1毫瓦為基準(zhǔn)電平P0=1mW，實(shí)際功率值P（mW）與P0比較后取對(duì)數(shù)。這是功率的絕對(duì)單位。

    也可用分貝瓦（dBW）做為功率單位，此時(shí)P0=1W，即1 dBW=30 dBm。

三、功率計(jì)分類

• 按功率計(jì)在測(cè)試系統(tǒng)中的連接方式分類

    有終端式和通過(guò)式兩種。終端式功率計(jì)把功率計(jì)探頭作為測(cè)試系統(tǒng)的終端負(fù)載，功率計(jì)吸收全部待測(cè)功率，由功率指示器直接讀取功率值。通過(guò)式功率計(jì)，它是利用某種耦合裝置，如定向耦合器、耦合環(huán)、探針等從傳輸?shù)墓β手邪匆欢ǖ谋壤詈铣鲆徊糠止β?，送入功率?jì)度量，傳輸?shù)目偣β实扔诠β视?jì)指示值乘以比例系數(shù)。

• 按功率計(jì)的靈敏度和測(cè)量范圍分類
• 測(cè)熱電阻型功率計(jì)使用熱變電阻做功率傳感元件。熱變電阻值的溫度系數(shù)較大。被測(cè)信號(hào)的功率被熱變電阻吸收后產(chǎn)生熱量，使其自身溫度升高，電阻值發(fā)生顯著變化，利用電阻電橋測(cè)量電阻值的變化，顯示功率值。
• 熱電偶型功率計(jì)熱電偶型功率計(jì)中的熱偶結(jié)直接吸收高頻信號(hào)功率，結(jié)點(diǎn)溫度升高，產(chǎn)生溫差電勢(shì)，電勢(shì)的大小正比于吸收的高頻功率值。
• 量熱式功率計(jì)典型的熱效應(yīng)功率計(jì)，利用隔熱負(fù)載吸收高頻信號(hào)功率，使負(fù)載的溫度升高，再利用熱電偶元件測(cè)量負(fù)載的溫度變化量，根據(jù)產(chǎn)生的熱量計(jì)算高頻功率值。
• 晶體檢波式功率計(jì)晶體二極管檢波器將高頻信號(hào)變換為低頻或直流電信號(hào)。適當(dāng)選擇工作點(diǎn)，使檢波器輸出信號(hào)的幅度正比于高頻信號(hào)的功率。
• 按被測(cè)信號(hào)分類

    有連續(xù)波功率計(jì)和脈沖峰值功率計(jì)。

四、功率計(jì)的技術(shù)指標(biāo)

• 功率范圍

    保證測(cè)量精度的可測(cè)功率最大值和最小值范圍。功率計(jì)的功率范圍決定于功率探頭。

• 最大允許功率

    探頭不被損壞的最大輸入功率值，通常指平均功率。在測(cè)量大功率峰值信號(hào)時(shí)，注意峰值電壓不能超過(guò)一定值，否則造成電壓擊穿。使用功率計(jì)時(shí)絕對(duì)不能測(cè)量大于允許功率值的信號(hào)，否則會(huì)造成功率探頭燒毀。

• 頻率范圍

    能保證測(cè)量精度和性能指標(biāo)的被測(cè)信號(hào)的頻率范圍。

• 測(cè)量精度

    指功率探頭校準(zhǔn)修正后的精度。不包括測(cè)試系統(tǒng)的失配誤差。

• 穩(wěn)定性

    功率計(jì)的穩(wěn)定性取決于功率探頭的穩(wěn)定性和指示器的零漂及噪聲干擾。

• 響應(yīng)時(shí)間

    也稱功率傳感元件的時(shí)間常數(shù)。通常指功率指示器上升到穩(wěn)定值的64%所需的時(shí)間。

• 輸入駐波比
• 探頭的型號(hào)、阻抗

     選用功率計(jì)探頭時(shí)，功率探頭的使用頻率、功率范圍必須與被測(cè)信號(hào)一致，探頭傳輸線的結(jié)構(gòu)和阻抗應(yīng)與被測(cè)傳輸線相互匹配。

五、光功率計(jì)的選用 

      光功率計(jì)用于測(cè)量絕對(duì)光功率或通過(guò)一段光纖的光功率相對(duì)損耗。在光纖系統(tǒng)中，測(cè)量光功率是最基本的，非常像電子學(xué)中的萬(wàn)用表。在光纖測(cè)量中，光功率計(jì)是重負(fù)荷常用表。，通過(guò)測(cè)量發(fā)射端機(jī)或光網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)功率，一臺(tái)光功率計(jì)就能夠評(píng)價(jià)光端設(shè)備的性能。用光功率計(jì)與穩(wěn)定光源組合使用，則能夠測(cè)量連接損耗、檢驗(yàn)連續(xù)性，并幫助評(píng)估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。

    針對(duì)用戶的具體應(yīng)用，要選擇適合的光功率計(jì)，應(yīng)該關(guān)注以下各點(diǎn)：　
　 
    １、選擇最優(yōu)的探頭類型和接口類型　　 
    ２、評(píng)價(jià)校準(zhǔn)精度和制造校準(zhǔn)程序，與你的光纖和接頭要求范圍相匹配?！　?span id="jyauhb8" class="Apple-converted-space"> 
    ３、確定這些型號(hào)與你的測(cè)量范圍和顯示分辨率相一致。    
    ４、具備直接插入損耗測(cè)量的 dB功能。