电子产品世界

USB 传感器提供新的优势
与传统功率计和传感器配置相比，当前基于USB的功率测量系统有着某些重要优势。

成本低——由于USB传感器直接连接到PC上，因此不要求基本单元。这节约了成本，由于多个传感器可以使用一台计算机，因此USB 传感器非常经济。

尺寸和便携能力——USB功率传感器灵活性高，因为重量轻、体积小。它们可以用于普通功率计不适合或很麻烦的应用中。多个传感器可以嵌入自动测试系统中，或部署在边远地点。在实验室中，它们体积小，占用的机架和工作台空间少。

集成测试系统——USB功率传感器使用提供的电缆和集线器连接到PC上。其一般通过专用API 或 USBTMC，支持常用的Microsoft 编程环境。可以通过Windows API 控制泰克传感器，其支持下述语言：C++、C#、LabView和VB.net。所有泰克功率计都包括样本代码、驱动程序、程序员手册及为测试不同功能设计的代码生成器，允许程序员熟悉各种调用操作。

熟悉的Windows用户界面——软件界面是任何基于USB功率计的关键组成部分。对USB功率计陌生的客户来说，软件界面对用户友好、容易理解非常重要。泰克功率计包括简便易用的软件套件，其直观的界面采用专门设计，仿真传统台式仪表，尽可能简便地转换到基于USB 的系统。用户熟悉的工具条和下拉菜单使得大多数用户能够快速上手。

性能——USB 2.0中提供的高传送速率及广泛使用的PC的处理能力保证了这些紧凑的功率传感器的性能满足或超过了传统功率计的性能。

数据采集——由于USB传感器直接接口PC，因此PC上的数据采集是无缝的。泰克USB功率传感器提供了两种不同的数据记录功能，每种功能有不同的用途：

■Data Logger (数据记录程序) - 泰克功率计应用程序内的这种功能允许用户从虚拟前面板中追踪测量期间的读数。

■High Speed Data Logger (高速数据记录程序) - 泰克作为单独的应用软件提供这一功能。这一软件可以迅速采集原始数据点，然后再使用软件分析工具进行后处理。

兼容其它仪器——USB功率传感器可以与内置计算能力的其它测试设备集成，如信号发生器、频谱分析仪和示波器，从而不需要单独的PC，降低了成本，节约实验室工作台空间。泰克PSM 系列功率传感器目前兼容下述泰克产品：

■示波器
- MSO5000 - DPO5000 - DPO7000
- DPO/DSA/MSO7000 - DSA8300
■频谱分析仪
- RSA5000 - RSA6000
■任意波形发生器
- AWG5000 - AWG7000

占空比校正方法

测量脉冲功率的方法之一是假设占空比值不变及方形脉冲包络。对方形脉冲(拥有最小的过冲、陡峭的上升时间和下降时间)和精心确定的占空比，把平均功率除以占空比，可以得到脉冲功率。这种方法非常简单，可以用于低成本平均功率传感器，只要知道占空比，且脉冲是方形的，那么就会提供良好的效果。所有功率计都包括一个实用工具，可以在软件中指定占空比。这样，软件可以根据已知的占空比计算脉冲功率。这是在泰克PSM3000功率计真实平均功率计系列和其它仅平均功率传感器上测量脉冲功率的唯一方式。但是，在占空比不恒定，脉冲幅度和形状变化时，这种方法会引入误差。

直接脉冲测量方法

PSM4000 和PSM5000 可以直接测量脉冲功率，而不是象CW传感器使用的占空比方法那样计算测量数据。脉冲功率测量在传感器内部在被采样的功率数据上执行。功率计直接测量脉冲功率，而不是以假设的占空比为依据确定测量数据，可以降低脉冲式功率测量中的不确定度。

峰值功率测量

除测量脉冲内部包含的平均功率外，峰值功率也是一个重要参数。峰值功率是信号波形中功率最高的点，在脉冲中，通常是上升沿的过冲，但在发生明显振铃时可能会发生在别的地方。峰值功率测量是评估功放输入上的信号的重要工具。超出放大器规范的峰值会引起失真。雷达发射机发出的高峰值功率电平可能会导致带外和杂散辐射，可能会影响其它频谱使用。
PSM4000和PSM5000结合使用采样技术和信号处理，准确地测量峰值功率和脉冲功率。

实时采样

脉冲测量和峰值功率测量的关键在于捕获脉冲数据使用的采样技术。如图1所示，模数转换器用来把传感器检测器输出转换成数字形式。仪器采样速度越快(也就是采样率越高)，时间分辨率越好，测量精度越高，捕获峰值的能力越好。所有功率计的实时采样率为500 kS/s，这是由转换器的时钟速率驱动的。

由于采样功率包络，捕获准确峰值的可能性会随着记录变长而提高。这样，测量时间必须足够长，才能捕获多个调制周期。在泰克功率计上，这通过调整平均次数实现，延长了测量时间。在平均次数提高时，传感器可以更加可靠准确地计算脉冲功率、波峰因数和占空比。

突发测量
突发信号，如GSM/Edge及其它TDMA 信号，都是脉冲式RF波形，其特点是脉宽长、时间周期长。在许多情况下，人们都关心突发某个部分的功率。泰克PSM4000和PSM5000功率计提供了时间门突发测量功能，允许用户指定突发测量窗口。用户通过设置延迟和扫描时间，创建这个窗口，如图9 所示。然后，传感器测量指定门内部的平均功率、峰值功率和最小功率。在功率计中，可以在内部或在外部触发突发测量。自动内部触发为同步测量提供了一种简便的方式。在选择自动触发时，仪器自动确定触发电平，它对输入信号采样，检查数据的最大值和最小值，然后在最大值点和最小值点之间设置触发电平。在信号变化时，自动触发电平也会相应调整。

检定RF和微波脉冲——脉冲曲线

在商用蜂窝传输分析或脉冲式雷达等应用中，更加详细地观察调制包络可能具有重要价值。这不仅需要测量脉冲平均功率和峰值功率，过冲、上升时间和下降时间等指标也非常重要。观察调制包络可以更好地以定性方式分析信号。泰克PSM5000系列采用等效时间采样，提供脉冲包络20.8 ns分辨率的时域视图，而不要求完善的分析仪(参见第10 页等效时间采样)。这种脉冲曲线功能在USB 功率传感器中很少见，是功率计的特色。

在电子通信中，带宽是信号使用的频率范围的宽度，是频率最高的信号成分与频率最低的信号成分之差。类似的，脉冲曲线系统测量信号调制包络中包含的频率的能力称为视频带宽。视频带宽越高，系统就越能测量更高的频率成分，上升时间和下降时间也就越快。泰克PSM5000系列上的视频带宽是10 MHz。

泰克PSM5000系列功率计标配Pulse Profiling(脉冲曲线)应用程序(如图11 所示)，提供了13 种测量，包括：
■上升时间 ■下降时间 ■脉宽 ■脉冲重复时间 ■脉冲重复频率
■占空比 ■脉冲功率 ■峰值功率 ■平均功率 ■波峰因数
■过冲 ■衰落 ■开关比

泰克Pulse Profiling(脉冲曲线)应用程序还可以提供统计信号分析功能：
■概率分布函数(PDF) ■累积分布函数(CDF) ■互补累积分布函数(CCDF)
这些统计工具提供了信号内部发生的功率电平的概率视图。

等效时间采样

在以可视方式表示信号包络时，仪表的采样率越快，其显示信号特点的准确度越高。对重复的脉冲式信号，传感器可以使用等效时间采样，以快得多的速率高效采样，可以以更高的保真度重建信号包络。等效时间采样技术使用从完全相同的重复波形中获得的一串样点创建代表性波形。它允许传感器准确地捕获频率成分高于传感器实时采样率的信号，但是，信号必须是重复的。在使用Pulse Profiling(脉冲曲线)软件时，泰克PSM5000系列功率计通过在多个触发中采集必要数量的样点，实现48MS/s的等效时间采样率。重复的输入信号为等效时间采样生成多个触发，允许测量系统收集重建合成波形图像所需的一串数据。

总结

目前市场上有各种RF和微波功率测量选项。对基于USB的功率计，许多传统功率传感器/功率计技术指标仍然适用。然而USB 传感器/ 功率计可以帮助简化选择解决方案的苦差，因为您不需要捆绑在某台主机上。由于USB 2.0 提供的高传送速率及广泛使用的电脑中提供的处理能力，以前要求专用分析仪的这些紧凑仪器中提供了许多新功能。

关键词： 微波功率传感器 功率计 RF