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技術文章
數字廣播系統中的發射機功率輸出（上）
2016-10-12
在廣播發射機系統的常規檢測中，發射機輸出功率測量向來是重中之重。近年來隨著廣播系統的集成度不斷加大，地理地形、天線增益、方向性和發射機功率等因素對于覆蓋預測和同信道干擾可靠性預測的影響越來越大。廣播系統不斷向數字調制格式的轉變使得人們有必要重新思考對于發射機輸出功率測量的方法。
數字廣播系統中的發射機功率輸出（上）
TPM──Transmitter Power Meter 1
常規功率測量技術回顧
在數字廣播系統出現前多年來用于發射機輸出功率測量的儀器分類如下：
1.通過式、直連儀器
2.終端功率計/定向
3.基于耦合器的儀器
4.量熱式射頻儀器
在上述分類中，通過式功率計是*常用的儀器。通過式功率計有著簡單的構造、操作方便、能夠同時測量前向與反射功率。*代通過式功率計是由BIRD
在1952年發明，使用簡單的點接觸式二極管檢波器。在過去五年里，這些通過式功率計為適應復雜調制信號的測量，使用了*新的二極管裝置和低噪放大器。
Power Meters 1
終端式功率計和它們的定向耦合器應用面也非常廣。在終端式功率計及其發展歷程中，它一直是為實驗室應用所配備。當終端式功率計與匹配的定向耦合器一起應用時，也能在廣播領域提供高質量的測試效果。
量熱式功率計的優勢在于它能夠真實地反映射頻功率所反映的熱量。由于它們是寬帶式儀器，它們還能響應輸入總功率。值得一提的是，終端式實驗室功率計也具有這一功能，而且它們本質上是典型的寬帶儀器，但是它們的測量范圍受限,只能配合相應的定向耦合器測量非常低級別的功率。耦合器只有在相對窄的帶寬內才能正常工作。
以下是各種功率計的相關細節：
通過式功率計
圖1
*代通過式功率計——在通過式功率計中，包含了一段相對較短的精密傳輸線，裝有一個到兩個定向耦合器。定向耦合器的輸出一般在40-60dB的范圍內，比主要的傳輸線等級要低。耦合器的輸出端連接了一個簡單的二極管檢波器（見圖1），繼而在功率計上顯示出來。當功率計的刻度在平均功率值校準后，大多數功率計測量的事實上是信號的峰值功率。這種測量方法在廣播行業曾應用了很多年，但當復雜的調制信號出現之后，原來簡單的功率計測復雜調制信號得到的數值受到了質疑，因為單二極管檢波器已經無力響應具有非常高的蜂均功率特征的信號（通常為數字調制形式）。常規的通過式功率計中，二極管檢波器大部分情況下工作在動態范圍的非線性部分（功率計刻度在平均功率下校準）。只要是用于測量明確波形的信號或類似的例如CW和FM調制信號，該二極管探頭依然是是一種很好的方案。
圖2
配平方律檢波器的通過式功率計（圖2）。*新一代的通過式功率計與*代通過式功率計*大的差別在于，在檢波器的技術上有突飛猛進的進步。至今為止，在復雜調制信號情況下使用二極管，且應用良好的方法是：在二極管動態范圍以下約-20dBm的一個稱為“平方律”的區域內運作二極管。在平方律區域內，二極管探頭與熱探測裝置的工作方式相同，信號等級很低。二極管的整流輸出可示為RMS輸入電壓平方的函數。全波平方律二極管探頭的方程近似如下：
所有的電壓等級為毫伏。只要信號的總偏移是在二極管平方律范圍內，這個方程就成立。絕大多數系統中測量范圍為50dBm。
終端式/定向耦合器功率計
這種儀器大多作實驗室用途，特點是頻率范圍與動態范圍很廣，與高功率的定向耦合器配合可以應用在大功率測量中。（圖3）它們使用終端變流器技術或者二極管檢波器。終端式功率檢測方法實現的難度相對較大，因為它需要頻率校準，而且比其他方法代價更加昂貴。另一個問題是測量發射機系統的VSWR難度更加大，由于這種測量法需要雙通道耦合器，因此功率計上需要有第二根測量信道。基于平方律原理的儀器之所以在復雜調制的環境中也能起到很好的效果是因為它們也是對信號功率的熱量響應。
圖3
以上就是本節的全部內容，下節我們將會繼續討論終端式功率測量的不穩定因素來源
上文由美國鳥牌Bird中國區授權代理商-深圳朗普科技編輯，轉載請注明出處！
