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技術(shù)文章
數(shù)字廣播系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)功率輸出（上）
2016-10-12
在廣播發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的常規(guī)檢測(cè)中，發(fā)射機(jī)輸出功率測(cè)量向來(lái)是重中之重。近年來(lái)隨著廣播系統(tǒng)的集成度不斷加大，地理地形、天線增益、方向性和發(fā)射機(jī)功率等因素對(duì)于覆蓋預(yù)測(cè)和同信道干擾可靠性預(yù)測(cè)的影響越來(lái)越大。廣播系統(tǒng)不斷向數(shù)字調(diào)制格式的轉(zhuǎn)變使得人們有必要重新思考對(duì)于發(fā)射機(jī)輸出功率測(cè)量的方法。
數(shù)字廣播系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)功率輸出（上）
TPM──Transmitter Power Meter 1
常規(guī)功率測(cè)量技術(shù)回顧
在數(shù)字廣播系統(tǒng)出現(xiàn)前多年來(lái)用于發(fā)射機(jī)輸出功率測(cè)量的儀器分類如下：
1.通過(guò)式、直連儀器
2.終端功率計(jì)/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(guò)式功率計(jì)是*常用的儀器。通過(guò)式功率計(jì)有著簡(jiǎn)單的構(gòu)造、操作方便、能夠同時(shí)測(cè)量前向與反射功率。*代通過(guò)式功率計(jì)是由BIRD
在1952年發(fā)明，使用簡(jiǎn)單的點(diǎn)接觸式二極管檢波器。在過(guò)去五年里，這些通過(guò)式功率計(jì)為適應(yīng)復(fù)雜調(diào)制信號(hào)的測(cè)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(jì)和它們的定向耦合器應(yīng)用面也非常廣。在終端式功率計(jì)及其發(fā)展歷程中，它一直是為實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用所配備。當(dāng)終端式功率計(jì)與匹配的定向耦合器一起應(yīng)用時(shí)，也能在廣播領(lǐng)域提供高質(zhì)量的測(cè)試效果。
量熱式功率計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于它能夠真實(shí)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(yīng)輸入總功率。值得一提的是，終端式實(shí)驗(yàn)室功率計(jì)也具有這一功能，而且它們本質(zhì)上是典型的寬帶儀器，但是它們的測(cè)量范圍受限,只能配合相應(yīng)的定向耦合器測(cè)量非常低級(jí)別的功率。耦合器只有在相對(duì)窄的帶寬內(nèi)才能正常工作。
以下是各種功率計(jì)的相關(guān)細(xì)節(jié)：
通過(guò)式功率計(jì)
圖1
*代通過(guò)式功率計(jì)——在通過(guò)式功率計(jì)中，包含了一段相對(duì)較短的精密傳輸線，裝有一個(gè)到兩個(gè)定向耦合器。定向耦合器的輸出一般在40-60dB的范圍內(nèi)，比主要的傳輸線等級(jí)要低。耦合器的輸出端連接了一個(gè)簡(jiǎn)單的二極管檢波器（見(jiàn)圖1），繼而在功率計(jì)上顯示出來(lái)。當(dāng)功率計(jì)的刻度在平均功率值校準(zhǔn)后，大多數(shù)功率計(jì)測(cè)量的事實(shí)上是信號(hào)的峰值功率。這種測(cè)量方法在廣播行業(yè)曾應(yīng)用了很多年，但當(dāng)復(fù)雜的調(diào)制信號(hào)出現(xiàn)之后，原來(lái)簡(jiǎn)單的功率計(jì)測(cè)復(fù)雜調(diào)制信號(hào)得到的數(shù)值受到了質(zhì)疑，因?yàn)閱味䴓O管檢波器已經(jīng)無(wú)力響應(yīng)具有非常高的蜂均功率特征的信號(hào)（通常為數(shù)字調(diào)制形式）。常規(guī)的通過(guò)式功率計(jì)中，二極管檢波器大部分情況下工作在動(dòng)態(tài)范圍的非線性部分（功率計(jì)刻度在平均功率下校準(zhǔn)）。只要是用于測(cè)量明確波形的信號(hào)或類似的例如CW和FM調(diào)制信號(hào)，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(guò)式功率計(jì)（圖2）。*新一代的通過(guò)式功率計(jì)與*代通過(guò)式功率計(jì)*大的差別在于，在檢波器的技術(shù)上有突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。至今為止，在復(fù)雜調(diào)制信號(hào)情況下使用二極管，且應(yīng)用良好的方法是：在二極管動(dòng)態(tài)范圍以下約-20dBm的一個(gè)稱為“平方律”的區(qū)域內(nèi)運(yùn)作二極管。在平方律區(qū)域內(nèi)，二極管探頭與熱探測(cè)裝置的工作方式相同，信號(hào)等級(jí)很低。二極管的整流輸出可示為RMS輸入電壓平方的函數(shù)。全波平方律二極管探頭的方程近似如下：
所有的電壓等級(jí)為毫伏。只要信號(hào)的總偏移是在二極管平方律范圍內(nèi)，這個(gè)方程就成立。絕大多數(shù)系統(tǒng)中測(cè)量范圍為50dBm。
終端式/定向耦合器功率計(jì)
這種儀器大多作實(shí)驗(yàn)室用途，特點(diǎn)是頻率范圍與動(dòng)態(tài)范圍很廣，與高功率的定向耦合器配合可以應(yīng)用在大功率測(cè)量中。（圖3）它們使用終端變流器技術(shù)或者二極管檢波器。終端式功率檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)的難度相對(duì)較大，因?yàn)樗枰l率校準(zhǔn)，而且比其他方法代價(jià)更加昂貴。另一個(gè)問(wèn)題是測(cè)量發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的VSWR難度更加大，由于這種測(cè)量法需要雙通道耦合器，因此功率計(jì)上需要有第二根測(cè)量信道�；谄椒铰稍淼膬x器之所以在復(fù)雜調(diào)制的環(huán)境中也能起到很好的效果是因?yàn)樗鼈円彩菍?duì)信號(hào)功率的熱量響應(yīng)。
圖3
以上就是本節(jié)的全部?jī)?nèi)容，下節(jié)我們將會(huì)繼續(xù)討論終端式功率測(cè)量的不穩(wěn)定因素來(lái)源
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