摘 要： 本文介绍了美国Agilent公司生产的USB系列功率传感器的特性，阐述了USB系列功率传感器作为新一代功率测试设备可以简化测试系统组成、提高测试效率，完善测试功能等诸多优越性能。

　　关键词：USB功率传感器;多通道测试;内部校零校准

　　中图分类号：TB9

　　Abstract：This paper introduces the Characteristic of USB Series Power Sensor which produced by Agilent Company of the USA, it expatiates the merits as the new generation of power testing equipment such as predigesting the composing of testing system、improving the efficiency of testing、perfecting the function of testing and so on.

　　Key words：USB Series Power Sensor;multiple-channel testing;internal zeroing and calibration Microwave;

　　1 引言

　　传统的功率测试方法是利用一个功率传感器和一台功率指示器组成一个测试系统，对被测装置(DUT)的功率进行测量。但随着科技的不断发展，传统的测试仪器和测试方法已经不能满足越来越高的测试要求，比如对DUT同时进行多点测试、远距离测试等等，传统的测试仪器根本无法做到。因此，为了满足各领域对功率测量越来越苛刻的要求，美国Agilent公司推出了USB系列功率传感器。下面本文就以Agilent公司的U2000系列功率传感器为例来认识一下其具有的特性。

　　2 U2000系列功率传感器作为新一代功率测试设备的优越性

　　(1)测量时不需要功率指示器，降低了测试系统的成本

　　传统的功率测试系统由一个功率传感器和一台功率指示器组成。U2000系列功率传感器采用了最新的二极管对/衰减器/二极管对技术，使具备了功率传感器和功率指示器的功能。它可以瞬时将射频微波功率转化成数字数据，然后利用功率分析管理软件直接显示在PC机上。当利用其进行功率测量时，直接与DUT和相连，就可将功率测量值显示在PC机上，这样就省去了传统测试系统中的功率指示器，降低了组成测试系统的成本。如下图所示，

　　U2000 DUT PC机

　　U2000测试系统方框图 功率传感器 DUT 功率指示器

传统测试系统方框图

　　(2)U2000系列功率传感器具有内部校零和自校准功能

　　传统的功率传感器在使用前要对其进行校零和校准，校零时需要与DUT断开，再利用功率指示器的1mW输出对其进行校准。U2000系列功率传感器具有内部校零和外部校零的功能，当使用内部校零功能时，用传感器内部的高隔离开关把传感器与DUT断开，不必将传感器与DUT断开或给DUT断电即可完成对功率传感器的校零。同时，U2000系列功率传感器也不再需要另外的外触发源来对其进行触发，而是利用USB接口就可满足其对小电流的要求(大约为170mA)。独特的设计也使得U2000系列功率传感器具有自校准功能，不需要手动输入校准数据，所有校准因子以及温度和线性度系数都保存在传感器的EEPROM中，并在校准时自动下载。与传统的功率敏感器相比，U2000系列功率传感器省去了校零、校准时与DUT之间拆接的过程，缩短了测量时间，提高了工作效率，同时也降低了系统的测量不确定度，还降低了接头之间的磨损，延长了仪器的使用寿命。

　　(3)可同时对多点进行远距离功率测量

　　传统的功率测试系统只能同时对一点或两点进行功率测量，要想同时对多点同时测量则需要多台功率指示器，这就受到了空间的限制，也提高了测量的成本。传统的测试系统由于受到传输电缆的限制，只能在很近的距离内进行测试，如果超出一定的范围，由于电缆的损耗，测量精度就无法保障。U2000系列功率传感器可利用USB-LAN HUB来实现多通道远距离测试，而且在缓冲模式有1000读数/秒的测量速度，可减少测试时间，如下图所示。 将多个U2000系列功率传感器连至USB-LAN HUB，再用网线将HUB与PC机相连，利用PC机上的功率分析管理软件可实现多通道测试，可同时显示十个以上的功率测量值。由于通过U2000系列功率传感器的信号为数字数据信号，利用网线传输就解决了距离上的束缚，实现了远距离测试。

　　(4)提高了原有仪器的利用率

　　在Agilent公司的信号发生器、频谱分析仪和网络分析仪上安装功率分析管理软件N1918A，即可将上述仪器变成可进行精确功率测量的功率计，因为U2000与上述仪器都是互相兼容的。连接上U2000后，即可随时在功率测量与仪器原功能之间进行切换，提高了原有仪器的利用率。如下图所示：

　　(5)测试功能齐全

　　大多数用于测量平均功率的功率传感器都使用热电耦或二极管技术。基于二极管的传感器通常依赖更正因子的应用将其动态范围扩展到超过其平方律响应区域，通常为-70dBm 到-20dBm。但是，虽然此技术实现宽动态范围功能，但它仅限于平方律范围之外的连续波形 (CW) 信号。调制信号必须减压制或在较低级别，其平均和峰值功率级别位于二极管平方律区域之内，以便准确测量。使用 CW 更正因子技术无法获取进行调制的高级别信号的准确、平均的功率测量值。特制的调制传感器提供准确的测量值，但带宽受到限制。

　　U2000系列USB功率传感器是准确的平均宽动态范围 RF 微波功率传感器。它们基于双传感器二极管对/衰减器/二极管对。如下图所示

二极管对 / 衰减器 / 二极管对的简化方块图

　　此技术可确保选定信号路径中的二极管保持在其平方律区域内，以使输出电流(和电压)与输入功率成比例。无论信号带宽如何，二极管对 /衰减器 /二极管对的组合都可以在宽动态范围之间生成复合调制格式的平均值。包中包含进一步的修正，以改进功率处理，允许在不对传感器造成破坏2 的情况下准确测量带有高峰值因子的高级别信号。这些传感器测量多种调制信号上的平均 RF 功率，而且与调制带宽无关。它们非常适合测量多音和展布频谱信号(如 CDMA、 W-CDMA 和数字电视格式)的平均功率。

　　(6)功率分析管理软件可多种方式(图形、图表等)直观显示被测功率

　　与U2000系列功率传感器配套使用的功率分析管理软件N1918A，不仅可以多种方式显示U2000系列的测量结果，还提供了信号监视和查错(可通过设置极限和报警功能来实现)的功能，如下图所示：

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