導(dǎo)語

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

R&S技術(shù)專家陳老師，誠意奉獻(xiàn)本文，為您詳細(xì)解釋信號源、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，避免錯誤的設(shè)置或誤解。一起來學(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，無論是信號源還是測量接收設(shè)備，電平值通常默認(rèn)對應(yīng)阻抗匹配50Ω。對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，在低頻測試時，要知曉所使用的儀器內(nèi)阻值，必要時按照串聯(lián)電阻分壓計(jì)算，否則，信號源電平設(shè)置值與接收測量值可能不符。

信號發(fā)生器電平設(shè)置

信號發(fā)生器的電平:

? Level默認(rèn)設(shè)置是載波信號的平均有效功率。

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

?默認(rèn)電平單位是功率dBm，可設(shè)置電壓單位dBμV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)置電壓單位時，可以設(shè)置是否顯示開路電壓值EMF，EMF開路電壓值是50Ω匹配負(fù)載電壓的2倍（6dB）。

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

?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)下獲取：

?基礎(chǔ)頻譜上的光標(biāo)Marker電平讀數(shù)：光標(biāo)位置對應(yīng)頻率點(diǎn)一個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)位置對應(yīng)頻率點(diǎn)左右?guī)讉€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)，信號的平均功率值；通過Trigger - Gate設(shè)置，測量突發(fā)脈沖內(nèi)的平均功率。

?時域功率讀數(shù)：建議采樣值檢波器，RMS對應(yīng)測量時間內(nèi)的總平均功率，peak值對應(yīng)測量時間內(nèi)的PEP峰值包絡(luò)功率值。

?信號統(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。

?信號解調(diào)功能選件中的功率讀數(shù)：默認(rèn)表示對應(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)置其它如電壓單位dBμV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，一般可以自動計(jì)算顯示電壓dBμV或線性電壓V。功率計(jì)的功率電平測量值，對應(yīng)其工作頻率范圍內(nèi)所有信號總功率。

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)平均功率測量，通用型傳感器另外可以分析時分TDD信號的時隙內(nèi)功率，寬帶型傳感器可以分析脈沖曲線參數(shù)和信號統(tǒng)計(jì)分析(APD和CCDF)。

?連續(xù)平均功率：測量工作頻率范圍內(nèi)的平均功率。

? 時隙功率：TDD信號每個突發(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，測量顯示信號的瞬時峰值包絡(luò)功率和平均功率，還有脈寬周期等時間參數(shù)。

?信號統(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波形的幅度，默認(rèn)顯示信號在示波器內(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：橫軸時間，縱軸電壓，可自動計(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時測量值是1MΩ時的50%。

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