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【Tech Tip】探索 Bird Model 43 瓦特表 (功率計) 的原理和應用

當我和射頻客戶聊天時,他們對Bird瓦特表在產業中已經存在了這麼長時間感到驚訝,但這不代表我不會收到許多關於它如何運作以及如何使用它的問題!讓我們來談談一些細節和常見問題。


連續波與調變波:瓦特表 (功率計) 的應用差異


Bird Model 43射頻瓦特表 (功率計) 和其他通過式(thru-line)功率計都屬於“集中常數 (lumped constant)”的方向耦合器原理。這種方向耦合器有時被稱為元件,有些客戶也叫它“模組 (slug)”或“插入件 (plug-in)”。每個插入式元件都是一個這樣的耦合器,它在插入點對電壓進行取樣,並透過一個環路 (loop) 對電流進行取樣,將元件旋轉180°會反轉環路(同時也反轉了電流取樣),而電壓樣本保持不變;透過適當地結合這兩個樣本,我們可以獲得一個與主線 (main line) 功率平方根成比例的射頻電壓訊號,如果這是你需要的,我有一個好消息!查看我們的定向衰減元件,它們可以提供一個相對於主線水平降低了一定分貝的訊號。


當我們使用標準元件時,它們會對射頻樣本進行整流,然後傳送一個與訊號封包(envelope)成比例的訊號給表計,以匹配表計的水平和訊號的整體特性;當Model 43射頻瓦特表用於連續波(CW)時 - 這是它最初的設計用途,這個訊號是直流訊號,然而,當我們需要量測的載波被調變時,情況就有所不同。


瓦特表 (功率計) 的工作原理和應用


我收到了一些有關功率計在原始設計條件之外的情況下性能的問題,為了幫助回答其中一些問題,這些插入式元件的運作方式可以類比成半波調幅(AM)波形檢測器,其實就是這個原理,想像它們連接到一個已校準為均方根(RMS)功率的達松發(d’Arsonval)(平均讀數)直流電表,透過整流二極管,未調變的載波會產生一個直流電壓,其大小與RF電壓的峰值到基值比例成正比,這個直流電壓會使電表的指針指向已標記為瓦特的刻度位置,對應於從主線中取樣的功率;如果相同的載波現在被調幅,但調幅度低於100%,則整流器將輸出一個包含在與之前相同大小的直流電壓上的調幅訊號。由於達松發(d’Arsonval)電表讀取平均值,並且對於於直流上追加的對稱交流電壓的平均值是直流值,因此電表讀數將保持不變。(如果調幅頻率非常低,則指針將試圖跟隨並在中心讀數周圍震盪)。


如果你有注意到,我們提到了“對稱的交流電壓”,如果調變不是對稱的,比如脈衝調幅,或者由於過度驅動或單邊調變而變形,那麼“43”射頻瓦特表的指示將出現錯誤,你需要使用一個峰值讀數設備。


當量測兩個不同頻率的單邊帶(SSB)傳輸時,有一個特殊情況需要注意;我們知道所有的校正因素,因此可以將它們應用到表計的讀數上,具體做法如下:在等幅的雙音(two-tone)調變中,真正的加熱功率等於峰值封包功率的一半,表計將讀取元件輸出的整流脈衝式直流的平均值,或者峰值到基值電壓的0.636倍;由於表計的刻度是功率,所以它會顯示(0.636)的平方,也就是0.405倍的峰值功率;舉例來說,如果已知峰對峰功率(PEP)為1 KW,那麼透過THRULINE表計應該顯示0.405乘以1 KW,即405瓦特。

需強調這一點,這個轉換因子只適用於對等幅雙音(two-tone)調變的單邊帶(SSB)傳輸量測,然而,整個波形討論不僅適用於我們的CW THRULINE功率計,也適用於TERMALINE系列。


這款 "43" 射頻瓦特表是一款 "模組化" 儀器,這表示您可以隨時只購買一個基本的功率計,配備一個元件,然後根據需要再購買額外的元件;不論是哪個型號的 "43" 射頻瓦特表,它的任何一個元件都會滿足公佈的準確度規格(±全標度值的5%);但是,我們的元件在其他廠家的功率計中,或者其他廠家元件在我們的功率計中,可能不符合這個準確度要求。



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