[科普中国]-微波功率计

微波功率计（Microwave Power Meter）是一种仪器，主要用于计量和测量功率。通过功率测量可以获得功率、衰减、增益、电压、电流、介电常数、相位角、复反射系数等参数。

简介在微处理机和工接口进入电子仪器后，功率计和传统的功率测量技术经历着一场新的变革。现代测量技术的发展，如六端口技术，为功率测量开拓出许多新的应用领域。

通过功率测量可以获得功率、衰减、增益、电压、电流、介电常数、相位角、复反射系数等参数。为了实现微波测量仪器的宽频带、多功能、高精度、快速自动化，国内外涌现出了一批新一代的功率计。1

发展历史自50年代以来，微波小功率(0.1~10mw)测量的最高准确度是利用自平衡直流替代的测辐射热器功率计获得的。随着无线电技术和微波测量技术的发展，其方案不断演变，应用日趋广泛，准确度亦相应得到提高。

1957年出现精密自平衡电桥以前，最准确的测辐射热器微波功率计都是采用手动惠斯登电桥。操作费时费事，测量动态范围小，易烧毁测辐射热器元件。美国国家标准局(NBS)Boulder实验室在1957年研制成第一台精密直流替代自平衡电桥提高了测量准确度。

1970年又进行了改进，全部采用固体电路。此时国外市场已出现较精密的自平衡电桥的商品。如美国Weinsehel公司的PB—IC自动平衡精密微波功率电桥。促进了微波精密测量技术的发展。

NBS首先应用直流自平衡电桥技术稳定微波讯号源的输出功率。由于测辐射热器元件比微波晶体有更高的固有稳定性和更低的噪声，所以用它取代晶体作为功率电平取样器，自平衡电桥稳幅系统可使讯号发生器的输出功率获得每小时10-4量级的稳定度。稍后又推广应用于精密测量微波衰减(直流替代法)，使测量系统的稳定度和分辨度提高了两个数量级，在0.01~50dB衰减量程内获得了0.0001~0.06dB的测量准确度。同时，还应用于测量镇流电阻座的效率，将测量镇流电阻座效率的阻抗法的测量准确度提高了一个多数量级，使阻抗法成为建立波导微波小功率标准的流行的准确方法之一。阻抗法不仅可与微波微量热计方法相互比对，而且更适合于在大尺寸波导中应用。

近年出现的6端口网络分析仪，可直接在微波频率上测量各种复数和实数参数。其中5个端口要使用精密自平衡微波功率计。

1978年，美国科学家指出，随着数字设备成本的进一步降低，未来的趋势不是发展通用的大规模自动测试系统，而是发展小型的自动测量系统。在今后的小型自动测量系统中，6端口技术将占主导地位。2

功率探头目前广泛采用半导体热电偶和肖特基二极管作为换能元件。热敏电阻或热变电阻型功率计一度曾占优势地位，但温度特性影响了功率测量灵敏度的提高。

1964年真空喷涂技术被应用到功率探头制造以后，薄膜热电偶式功率计开始崭露头角。70年代，制造出了半导体热电偶功率探头，继而推出了低势垒肖特基二极管型功率探头，无论在频率范围、功率范围或在低反射系数等各项技术参数方面都显示了强大的生命。1

按键作用安装在显示窗下面的按键用于完成功率计的测量和设置。各按键作用描述如下：

ZEROCAL键该键用于完成功率探头的校零和校准操作。如果功率探头需要同时校零和校准时，必须将探头连接到校准器的输出端口上，当按下该键时，功率探头被自动校零，然后自动完成校准数据处理过程，该过程完成功率探头的功率线性校准以及功率溯源，并将校准数据存储在功率计主机的内存中。若仅进行功率探头校零操作，功率探头不需要连接到校准器的输出端口上。当在探头未连接到校准器状态下按下该键时，功率计仅完成自动校零作用。当对功率探头进行校零时，最好将探头和被测信号源连接在一起，在信号源输出功率关闭状态下操作，这样功率计可将被测件和功率探头之间的微小地电压归一化掉。

FREQ键该键用于输入被测信号的频率，功率计自动调用被设置频率对应的功率探头的校准因子值进行测量值修正，以提高功率测量的准确度。如果输入信号的频率变化太快而无法从前面板置入时，可以从功率计后面板的“VFIn输入一个对应信号源频率变化的电压值，并通过适当的菜单设置，可较快的调用相应频率的校准因子值。若功率计在远控状态下，功率计可以从GP-IB总线上读取频率信息。

REL键该键用于相对测量（测量值不是绝对单位值，而是用dBr表示的相对于参考电平的相对值）。按下该键时，功率计自动以当前的测量值作为参考基准进行相对测量。再次按下该键，将会取消相对测量作用。

MENU/ESCAPE键该键用于激活功率计的一些设置菜单，同时也可作为返回键使用以退出菜单设置。（不管当前的设置菜单在哪一级，都可直接退回到测量状态）。

dBm/mW键该键用于进行功率的对数测量单位（dBm）和线性测量单位（mW）之间的转换。缺省状态为对数格式。

RECALL键该键用于调用已存储的仪器设置状态。这些仪器状态是由[SAVESETUP]菜单设置的，可以存储在1～20个寄存器内。存储时，用←或→光标键选择(Reg#0)，用↑或↓键选择一寄存器（1～20值）。(Preset)用于设置功率计的缺省状态（即复位操作）。

ENTER/LOCAL键该键用于确定菜单选择，输入已选择的选项或数值。同时当作LOCAL键使用，从远控状态（GP-IB状态）恢复为本地状态。

校准方法量程校准器校准功率计准确度：将量程校准器置于不同的功率输出挡，通过观察功率计上的示值，并计算出误差来判断被校功率计是否满足要求。微波小功率标准装置校准功率基准电平：利用微波小功率标准装置对被校功率计1mW功率基准电平输出进行校准，可以提高校准准确度。

注意事项使用前注意功率计和被测信号共地

注意探头方向和量程的选择

勿将功率计本该接天线的端口接在设备的射频发射端，容易烧毁功率计

测量前注意利用校准源校准

使用功率计时频率和被测频率应一致

当测量功率小于-50dBm时应在测试前校零

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学