本文中，我們將討論峰值功率傳感器和平均功率傳感器之間的區(qū)別，并簡(jiǎn)要介紹一些不同類型的傳感器。同時(shí)，將更進(jìn)一步地介紹傳感器的測(cè)量過程，并提供哪些傳感器可能更適合您的應(yīng)用的一些建議。

傳感器技術(shù)

當(dāng)今市場(chǎng)上有各種各樣的功率傳感器，每種功率傳感器具有不同的功能和特性。但是，這些功率傳感器的技術(shù)核心都是使用以下三種技術(shù)之一：熱傳感器、二極管傳感器、或接收機(jī)(或分析儀)。每種技術(shù)都有其固有的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，因此，除了頻率/動(dòng)態(tài)范圍指標(biāo)以外，更應(yīng)該通過其他參數(shù)來選擇所需要的傳感器類型。首先，分析下不同技術(shù)之間的差異，以更好地了解不同傳感器的工作。

熱傳感器

當(dāng)今市場(chǎng)上有兩種常見的熱傳感器架構(gòu)：測(cè)熱(或熱敏電阻)傳感器和熱電偶傳感器。熱敏傳感器通?；诨菟雇姌?，該結(jié)構(gòu)包含一個(gè)熱敏電阻作為主要元件之一(如圖1所示)。

圖1：熱功率傳感器架構(gòu)示例

當(dāng)射頻信號(hào)進(jìn)入到熱敏電阻時(shí)，其溫度進(jìn)而電阻都會(huì)改變。然后反饋環(huán)路會(huì)調(diào)整傳遞到電橋的直流功率電平，以保持平衡。直流功率的變化(特別是減小)與施加到熱敏電阻的射頻功率直接相關(guān)，因此可以進(jìn)行準(zhǔn)確的功率測(cè)量。這種關(guān)系稱為DC替代。在當(dāng)今大多數(shù)基于熱敏電阻的傳感器中，都有第二個(gè)熱敏電阻來檢測(cè)并補(bǔ)償環(huán)境溫度的變化。輻射計(jì)傳感器是最早可用的功率傳感器之一。它們具有所有常見傳感器類型中最好的線性度，這使其在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中成為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。但是，它們?cè)诔Ｒ姷膫鞲衅髦校瑒?dòng)態(tài)范圍(有時(shí)只有-20dBm至+10dBm)卻是最低的，并且很容易損壞，其連續(xù)波燒毀功率僅約為+20dBm。

第二類熱傳感器，即熱電偶傳感器，其主要原理為：湯姆森效應(yīng)和珀?duì)柼?yīng)。珀?duì)柼l(fā)現(xiàn)，異種金屬結(jié)可以根據(jù)通過它們的方向電流而被加熱或冷卻。湯姆森則發(fā)現(xiàn)，只要存在溫度差，單個(gè)導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)。湯姆森效應(yīng)和珀?duì)柼?yīng)一起被稱為塞貝克效應(yīng)，它成為了現(xiàn)代熱電偶檢測(cè)元件的基本物理模型。

圖2：熱敏電阻功率傳感器架構(gòu)示例

這種方法的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電壓變化和功率變化之間的線性關(guān)系非常好，這就會(huì)得到高精度的功率值。其次，熱電偶元件通常具有良好的抗ESD或其他瞬態(tài)燒壞的能力。最后，熱電偶檢波器可以測(cè)量RMS功率，而且與調(diào)制方式無關(guān)。這將滿足幾乎任何信號(hào)類型的平均功率測(cè)量需求，但是這也會(huì)帶來些缺點(diǎn)。

溫度變化和相應(yīng)的電壓變化在測(cè)量之前需要一定的建立時(shí)間。所以熱電偶傳感器的測(cè)量速度比其他傳感器慢得多。它們的上升時(shí)間在毫秒范圍內(nèi)，因此不適合測(cè)量峰值或脈沖功率。熱電偶傳感器還具有較高的本底噪聲，在實(shí)際測(cè)量中，動(dòng)態(tài)范圍通常被限制在約-30dBm或-35dBm至+20dBm。

二極管傳感器

功率傳感器中第二種常見類型是基于二極管的傳感器?；炯軜?gòu)非常簡(jiǎn)單：將相應(yīng)RF信號(hào)輸入到負(fù)載電阻(通常為50Ω匹配電阻)，該負(fù)載電阻與二極管串聯(lián)且與電容器并聯(lián)。隨著功率上升，二極管控制電容兩端的電流/電壓，然后將其讀取并轉(zhuǎn)換為功率讀數(shù)。

圖3：二極管功率傳感器架構(gòu)示例

電阻兩端的功率與電容兩端的電壓之間的關(guān)系，可以分為三個(gè)不同的區(qū)間：

平方律區(qū)——對(duì)于低于-20dBm的信號(hào)，電路的直流輸出電壓大小與射頻電壓的平方成正比。二極管平方律區(qū)中的功率測(cè)量值具有良好的線性關(guān)系，并且與調(diào)制無關(guān)。

線性區(qū)——高于大約0dBm且高達(dá)大約+20dBm，直流輸出電壓與峰值RF電壓成比例關(guān)系。在這個(gè)區(qū)域中，二極管的作用就像一個(gè)大信號(hào)整流器，將電容充電至峰值RF電壓。峰值傳感器通常將在該區(qū)域工作，以測(cè)量RF信號(hào)的峰值包絡(luò)功率。