将加到射频电桥上的偏置功率相对于加到补偿电桥上的功率进行比较,射频功率由下式给出:
Prf=(Vc^2-Vrf^2)/4R
式中,Prf为射频功率;Vc为加到补偿电桥上的电压;Vrf为加到射频电桥上的电压;R为热敏电阻传感器在平衡时的电阻。
功率计包含一个在通Vc与Vrf之和成正比的时期内闭合的电子开关,从而在仪表测量部件M中形成电流流动,其大小通Vc与Vrf之差成正比。通过仪表的电流的平均值计算式,不加射频功率时,Vc=Vrf,这个条件在使用者启动自动调零电路时便能得到。现代热敏电阻功率计提供10mW---1uW输入功率范围的测量能力(40dB),并可提供能工作在100KHZ---1000GHZ频率范围内不同波段的传感器。
热敏电阻传感器曾经广泛用于一般用途的功率测量,但它们已被能提供更佳性能的其他功率检测方法取代。现在的主要用途是功率计和传感器的校准。
2.热电偶功率传感器和功率计
工程师十分希望功率传感器具有宽动态范围、低漂移和小驻波比,且一台仪器能够容纳宽的频率范围。利用热电偶的功率传感器便能满足这些要求。
功率传感器中使用的热电偶元件可能由金、(n)型硅和氮化钽电阻材料构成,而薄膜结构则提供工作在超过40GHz频率上所需的小尺寸和精密几何形状。图5是利用这些技术的热电偶传感器的示意图。
图5
热电偶的灵敏度可以借助其直流输出电压的幅度相对于传感器耗散的射频功率的大小来说明。典型灵敏度约为160uV/mW,低达1.0uW的功率电平可以用这类传感器进行测量。必须测量的直流电压可能低达0.16uV,所以功率计内部的放大器必须提供高增益。重要的是,这些放大器不能添加到待测微伏电压上或从中减去的任何附加直流偏置。
图6