導(dǎo)語(yǔ)

射頻儀器上的電平，即信號(hào)的幅度，表征信號(hào)的功率、電壓幅度大小的量值。發(fā)生電平設(shè)置值與測(cè)量值對(duì)不上的情況怎么辦呢？

R&S技術(shù)專家陳老師，誠(chéng)意奉獻(xiàn)本文，為您詳細(xì)解釋信號(hào)源、頻譜儀和接收機(jī)、功率計(jì)、示波器上的電平數(shù)值的確切定義，避免錯(cuò)誤的設(shè)置或誤解。一起來(lái)學(xué)習(xí)吧！

儀器阻抗

在射頻微波領(lǐng)域的應(yīng)用，通常儀器阻抗為50Ω，無(wú)論是信號(hào)源還是測(cè)量接收設(shè)備，電平值通常默認(rèn)對(duì)應(yīng)阻抗匹配50Ω。對(duì)于一些低頻和音頻應(yīng)用，儀器阻抗可能是低阻或高阻，例如，音頻源5Ω，音頻分析600Ω和1MΩ，電壓表和示波器1MΩ等等，在低頻測(cè)試時(shí)，要知曉所使用的儀器內(nèi)阻值，必要時(shí)按照串聯(lián)電阻分壓計(jì)算，否則，信號(hào)源電平設(shè)置值與接收測(cè)量值可能不符。

信號(hào)發(fā)生器電平設(shè)置

信號(hào)發(fā)生器的電平:

? Level默認(rèn)設(shè)置是載波信號(hào)的平均有效功率。

?PEP是峰值包絡(luò)功率，是在信號(hào)幅度最大的時(shí)刻，1個(gè)載波周期內(nèi)的RMS電壓，在信號(hào)源標(biāo)稱阻抗上的功率。

?默認(rèn)電平單位是功率dBm，可設(shè)置電壓?jiǎn)挝籨BμV或線性電壓

dBm的定義是10lg(P/1mW)。

0dBm = 107dBμV = 1mW，50Ω阻抗。

dBμV的定義是20lg(U/1μV)。

0dBμV = 1μV。

?當(dāng)設(shè)置電壓?jiǎn)挝粫r(shí)，可以設(shè)置是否顯示開(kāi)路電壓值EMF，EMF開(kāi)路電壓值是50Ω匹配負(fù)載電壓的2倍（6dB）。

? 對(duì)于一些特定的調(diào)制信號(hào)類型，特別是時(shí)分TDD信號(hào)，需要預(yù)先設(shè)置功率定義模式，也就是功率定義的時(shí)間范圍。

?例如5G NR，Level的數(shù)值可以設(shè)置為：總的平均功率 / 激活子幀內(nèi)平均功率 / 恒定功率密度 / 突發(fā)脈沖功率：

頻譜儀和接收機(jī)的電平讀數(shù)

頻譜儀的電平數(shù)值可以在多種功能狀態(tài)下獲?。?

?基礎(chǔ)頻譜上的光標(biāo)Marker電平讀數(shù)：光標(biāo)位置對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)一個(gè)RBW之內(nèi)的功率值。

?頻譜上的噪聲光標(biāo)Noise Marker電平讀數(shù)：光標(biāo)位置對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)左右?guī)讉€(gè)頻點(diǎn)功率平均值歸一化到1Hz的功率譜密度。

?信道功率讀數(shù)：檢波器必須RMS，信道功率是信道帶寬之內(nèi)，信號(hào)的平均功率值；通過(guò)Trigger - Gate設(shè)置，測(cè)量突發(fā)脈沖內(nèi)的平均功率。

?時(shí)域功率讀數(shù)：建議采樣值檢波器，RMS對(duì)應(yīng)測(cè)量時(shí)間內(nèi)的總平均功率，peak值對(duì)應(yīng)測(cè)量時(shí)間內(nèi)的PEP峰值包絡(luò)功率值。

?信號(hào)統(tǒng)計(jì)讀數(shù)：平均功率，PEP峰值包絡(luò)功率值和峰均比；可以設(shè)置Trigger - gate，統(tǒng)計(jì)突發(fā)脈沖內(nèi)的功率。

?信號(hào)解調(diào)功能選件中的功率讀數(shù)：默認(rèn)表示對(duì)應(yīng)上下行脈沖內(nèi)的平均功率。

頻譜儀接收機(jī)的電平單位：

?頻譜儀和測(cè)量接收機(jī)默認(rèn)電平單位是功率dBm，可設(shè)置其它如電壓?jiǎn)挝籨BμV或線性電壓V，電流單位dBμA或線性電流A等。

?功率譜密度的單位dBm/Hz。

?EMI接收機(jī)默認(rèn)電平單位是電壓，也可設(shè)置為功率或電流單位。

?頻譜儀和接收機(jī)內(nèi)置轉(zhuǎn)換因子功能，例如激活天線因子，電平值顯示為場(chǎng)強(qiáng)dBμV/m。

功率計(jì)的電平讀數(shù)

功率計(jì)顯示的電平值是信號(hào)在50Ω電阻上的功率值，默認(rèn)單位dBm或線性功率W，一般可以自動(dòng)計(jì)算顯示電壓dBμV或線性電壓V。功率計(jì)的功率電平測(cè)量值，對(duì)應(yīng)其工作頻率范圍內(nèi)所有信號(hào)總功率。

功率傳感器分為熱電傳感器和二極管傳感器技術(shù)，二極管傳感器又劃分為通用型和寬帶型，所有的傳感器都適用于連續(xù)平均功率測(cè)量，通用型傳感器另外可以分析時(shí)分TDD信號(hào)的時(shí)隙內(nèi)功率，寬帶型傳感器可以分析脈沖曲線參數(shù)和信號(hào)統(tǒng)計(jì)分析(APD和CCDF)。

?連續(xù)平均功率：測(cè)量工作頻率范圍內(nèi)的平均功率。

? 時(shí)隙功率：TDD信號(hào)每個(gè)突發(fā)脈沖內(nèi)的平均功率。

?脈沖功率曲線分析：脈沖包絡(luò)波形信號(hào)，測(cè)量顯示信號(hào)的瞬時(shí)峰值包絡(luò)功率和平均功率，還有脈寬周期等時(shí)間參數(shù)。

?信號(hào)統(tǒng)計(jì)分析：平均功率，PEP峰值包絡(luò)功率值和峰均比。

示波器的電平讀數(shù)

示波器縱軸顯示信號(hào)波形的幅度，默認(rèn)顯示信號(hào)在示波器內(nèi)阻上的電壓值。示波器內(nèi)阻有50Ω和1MΩ選擇，1MΩ只能工作在幾百M(fèi)Hz頻率較低的范圍。在高性能示波器如R&S RTP上，內(nèi)阻只有50Ω一種設(shè)置。

電壓波形：橫軸時(shí)間，縱軸電壓，可自動(dòng)計(jì)算顯示峰值和RMS值，在幾百M(fèi)Hz頻率較低的范圍，內(nèi)阻50Ω時(shí)測(cè)量值是1MΩ時(shí)的50%。

FFT：橫軸頻率，縱軸功率電平dBm，對(duì)應(yīng)信號(hào)電壓的RMS值的平方比內(nèi)阻值。