引言
　　
　　射頻功率計(jì)一般由功率傳感器（亦稱功率探頭）、功率檢測(cè)電路和顯示裝置組成。功率計(jì)分吸收式（又稱終端式）和通過(guò)式兩種，前者是以功率傳感器探頭作為被測(cè)系統(tǒng)的終端負(fù)載，由它吸收全部被測(cè)功率，zui后通過(guò)顯示器顯示出被測(cè)功率值。
　　
　　測(cè)量射頻功率有4種方法：
　　
　　①利用二極管檢測(cè)功率法；
　　
　　②等效熱功耗檢測(cè)法；
　　
　?、壅嬗行е?gt;直流（TRMS>DC）轉(zhuǎn)換檢測(cè)功率法；
　　
　?、軐?duì)數(shù)放大檢測(cè)功率法。下面分別介紹這4種方法并對(duì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)加以比較，zui后闡述射頻功率測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　
　　1、利用二極管檢測(cè)功率法
　　
　　用二極管檢測(cè)輸入功率的電路如圖1所示　　
　　圖1（a）為簡(jiǎn)單的半波整流、濾波電路，該電路的總輸入電阻為50Ω。VD為整流管，C為濾波電容。射頻輸入功率PIN經(jīng)過(guò)整流濾波后得到輸出電壓UO.但當(dāng)環(huán)境溫度升高或降低時(shí)UO會(huì)顯著降低。圖1（b）為經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的二極管檢測(cè)輸入功率的電路，該電路增加了溫度補(bǔ)償二極管VD2，可對(duì)二極管VD1的整流電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。二極管具有負(fù)的溫度系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)VD1的壓降會(huì)減小，但VD2的壓降也同樣地減小，zui終使輸出電壓仍保持恒定。補(bǔ)償后UO與PIN、誤差γ的特性曲線如圖2所示,圖2中給出了當(dāng)環(huán)境溫度分別為+25℃、-40℃和+85℃時(shí)的誤差曲線。
　　
　　需要指出，二極管檢測(cè)電路是以平均值為響應(yīng)的，它并不能直接測(cè)量輸入功率的有效值，而是根據(jù)正弦波有效值與平均值的關(guān)系來(lái)間接測(cè)量有效值功率。顯然，當(dāng)被測(cè)波形不是正弦波時(shí)，波峰因數(shù)就不等于1.4142，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。　　
　　2、等效熱功耗檢測(cè)法
　　
　　等效熱功耗檢測(cè)法是基于有效值的第二種定義而提出來(lái)的，其檢測(cè)電路如圖3所示。它是把一個(gè)未知的交流信號(hào)的等效熱量和一個(gè)直流參考電壓的有效熱量進(jìn)行比較。當(dāng)信號(hào)電阻（R1）與參考電阻（R2）的溫度差為零時(shí)，這兩個(gè)電阻的功耗是相等的，因此未知信號(hào)電壓的有效值就等于直流參考電壓的有效值。R1、R2為匹配電阻，均采用低溫度系數(shù)的電阻，二者的電壓降分別為kUI、kUO.為了測(cè)量溫差，在R1、R2附近還分別接著有電壓輸出式溫度傳感器A、B，亦可選用兩支熱電偶來(lái)測(cè)量溫差。在R1和R2上還分別串聯(lián)了過(guò)熱保護(hù)電阻。　　
　　盡管等效熱功耗檢測(cè)法的原理非常簡(jiǎn)單，但在實(shí)際應(yīng)用中很難實(shí)現(xiàn)，并且這種檢測(cè)設(shè)備的價(jià)格非常昂貴。
　　
　　3、真有效值/直流（TRMS/DC）轉(zhuǎn)換檢測(cè)功率法
　　
　　真有效值E直流轉(zhuǎn)換檢測(cè)功率法的zui大優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量結(jié)果與被測(cè)信號(hào)的波形無(wú)關(guān)，這就是“真正有效值”的含義。因此，它能準(zhǔn)確測(cè)量任意波形的真有效值功率。測(cè)量真有效值功率的*種方法是采用單片真有效值E直流轉(zhuǎn)換器（例如AD636型），首先測(cè)量出真有效值電壓電平，然后轉(zhuǎn)換成其真有效值功率電平。
　　
　　另一種測(cè)量真有效值功率的電路框圖如圖4所示，該電路所對(duì)應(yīng)的典型產(chǎn)品為AD8361型單片射頻真有效值功率檢測(cè)系統(tǒng)集成電路。UI為射頻信號(hào)輸入端，UO為直流電壓輸出端。US端接+2.7V～+5.5V電源，COM為公共地。IREF為基準(zhǔn)工作方式選擇端，PWDN為休眠模式控制端。FLTR為濾波器引出端，在該端與US端之間并聯(lián)一只電容器，可降低濾波器的截止頻率。SREF為電源基準(zhǔn)控制端。　　
　　從UI端輸入的射頻有效值電壓為UI，經(jīng)過(guò)平方器1產(chǎn)生一個(gè)與UI2成比例的脈動(dòng)電流信號(hào)i，該電流信號(hào)通過(guò)由內(nèi)部電阻R1和電容C構(gòu)成的平方律檢波器獲得均方值電壓UI2，輸入到誤差放大器的同相輸入端。利用平方器2與誤差放大器可構(gòu)成一個(gè)閉合的負(fù)反饋電路，將負(fù)反饋信號(hào)加到誤差放大器的反相輸入端進(jìn)行溫度補(bǔ)償。當(dāng)閉環(huán)電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，輸出電壓UO（DC）就與輸入有效值功率PIN成正比。有關(guān)系式
　　
　　UO=kPIN（1）
　　
　　式中k為真有效值E直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓靈敏度，AD8361的k=7.5mV/dBm.這種檢測(cè)方法有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）由于兩個(gè)平方器*相同，因此在改變量程時(shí)不影響轉(zhuǎn)換精度；
　　
　?。?）當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，兩個(gè)平方器能互相補(bǔ)償，使輸出電壓保持穩(wěn)定；
　　
　?。?）所用平方器的頻帶非常寬，可從直流一直到微波頻段。
　　
　　4、對(duì)數(shù)放大檢測(cè)功率法
　　
　　對(duì)數(shù)放大檢測(cè)器是由多級(jí)對(duì)數(shù)放大器構(gòu)成的，其電路框圖如圖5所示。　　
　　圖5中共有5個(gè)對(duì)數(shù)放大器（A～E），每個(gè)對(duì)數(shù)放大器的增益為20dB（即電壓放大系數(shù)為10倍），zui大輸出電壓被限制在1V.因此，對(duì)數(shù)放大器的斜率kS=1V/20dB=50mV/dB.5個(gè)對(duì)數(shù)放大器的輸出電壓分別經(jīng)過(guò)檢波器送至求和器（Σ），再經(jīng)過(guò)低通濾波器獲得輸出電壓UO.對(duì)數(shù)放大器能對(duì)輸入交流信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)算，其輸出電壓與kS、PIN的關(guān)系式為
　　
　　UO=kS（PIN-b）（2）
　　
　　式中b代表截距，即對(duì)應(yīng)于輸出電壓為零時(shí)的輸入功率電平值。
　　
　　普通對(duì)數(shù)放大器的特性曲線僅適用于正弦波輸入信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)不是正弦波時(shí)，特性曲線上的截距會(huì)發(fā)生變化，從而影響到輸出電壓值。此時(shí)應(yīng)對(duì)輸出讀數(shù)進(jìn)行修正。需要指出，盡管ADI公司生產(chǎn)的AD8362型單片射頻真有效值功率檢測(cè)器也屬于對(duì)數(shù)檢測(cè)功率法，但它通過(guò)采用*的技術(shù)能適用于任何輸入信號(hào)波形，并且特性曲線上的截距不隨輸入信號(hào)而變化。
　　
　　5、射頻功率檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
　　
　　傳統(tǒng)的射頻功率計(jì)或射頻檢測(cè)系統(tǒng)的電路復(fù)雜，集成度很低。zui近，美國(guó)ADI公司相繼推出AD8361、AD8362和AD8318型全集成化的單片射頻真有效值功率檢測(cè)器，不僅能測(cè)量射頻（RF）功率，還可測(cè)量中頻（IF）、低頻（LF）功率。此外，美國(guó)凌特（LinearTechnology）公司也開(kāi)發(fā)出LT5504、LTC5507型單片射頻功率檢測(cè)器。這類芯片的問(wèn)世，為實(shí)現(xiàn)射頻及寬頻帶真有效值功率檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件。4種單片射頻功率檢測(cè)器的主要性能指標(biāo)見(jiàn)表1.　　
　　由AD8318構(gòu)成射頻功率控制器的電路如圖6所示。　　
　　控制對(duì)象可以是功率放大器（PA）、可變?cè)鲆娣糯笃鳎╒GA）、可變電壓衰減器（VVA）等。選擇控制模式時(shí)，要將USET、UOUT引腳互相斷開(kāi)。被測(cè)射頻功率信號(hào)通過(guò)定向耦合器、衰減器，加到AD8318的輸入端。AD8318的設(shè)定電壓取自數(shù)D模轉(zhuǎn)換器（DAC）。從AD8318的UOUT輸出的增益控制電壓，用來(lái)控制VGA（或VVA）的輸出功率。