Chương7:Đo công suất tín hiệu
7.1.Tổng quát.
7.2.Đo công suất loại truyền dẩn.
7.3.Đo công suất loại hấp thụ.
7.4.Cảm biến đo công suất dùng nhiệt điện trở.
7.5.Cảm biến đo công suất dùng cặp nhiệt điện.
7.6.Cảm biến đo công suất dùng diod.
7.7.Ảnh hưởng của sự phản xạ nhiều lần.
7.8.Đặc tính của thiết bị đo công suất.
7.9.Đo công suất theo thang Logarith.
7.1.Tổng quát về đo công suất
• Công suất là năng lượng truyền dẩn qua phần tử hay hệ thống.
Hoặc công suất là năng lượng được một phần tử hấp thu để
sau đó phần tử này chuyển đổi ra dạng năng lượng khác.
• Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến kỷ thuật đo công suất như:
-Khoảng tần số của tín hiệu đo công suất.-Trị số công suất tín
hiệu nhỏ hay lớn. -Độ chính xác mong muốn. Chính vì vậy một
thiết bị đo công suất không thể cùng lúc đáp ứng các yêu cầu
trên. Có 2 cách thức đo công suất tín hiệu:
• Đo công suất truyền qua thiết bị đo đi từ nguồn đến tải (đo
công suất truyền dẩn).
• Đo công suất hấp thu bằng phần tử (đo công suất hấp thu)
• Đối với tín hiệu thay đổi tuần hoàn theo thời gian:
Công suất trung bình:
=Tdttitv
T0)().(
1
7.2.Đo công suất loại truyền dẩn
• Thiết bị đo công suất được mắc giữa nguồn và tải.
1.Đối với tín hiệu có tần số thấp hoặc DC: Đề cập ở chương 5.
2.Đối với tín hiệu tần số vô tuyến (RF):Thiết bị đo công suất được
ghép với bộ định hướng để xác định chiều truyền dẩn năng
lượng: tín hiệu tới đo công suất tới, tín hiệu phản xạ đo công
suất phản xạ .Phần tử ghép đáp ứng sự truyền dẩn tín hiệu mà
không cần để ý đến pha của tín hiệu qua bộ ghép.
Công sất tín hiệu RF cung cấp cho tải: Ptải = Ptới - Pphản-xạ
Ảnh hưởng của bộ ghép cũng phải được khảo sát, khi phần tử
này được lắp sẳn trong thiết bị đo ảnh hưởng này đã được tính
toán sẳn và đã được hiệu chỉnh nên chỉ đo và đọc kết quả.
3.Đối với tín hiệu có tần số vi ba
Thông thường sử dụng bộ ghép định hướng kết nối với mạch đo
công suất tín hiệu truyền dẩn qua. Tầm đo công suất loại này thay
đổi từ vài miliwatt đến kilowatt. Giới hạn chính là bộ ghép định
hướng ở bên ngoài cho nên phụ thuộc vào hệ số ghép C.
Công suất tín hiệu vi ba đo được:
Ptải = (Ptới - Pphản-xạ )/C
Ví dụ: Ptới =100mW; Pphản-xạ = 60mW; hệ số ghép C = 0,001.
Vậy công suất của tải:
Ptải = (100mW-60mW)x1000 = 40watt.
Lưu ý: Hệ số ghép C còn được tính theo đơn vị dB (decibel):
10logC. Ví dụ C = 0,001; 10log(0,001) = -30dB.
Hệ số ghép C được nhà sản xuất cho phụ thuộc vào tầm tần số
tín hiệu hoạt động, thường có trị số từ -3dB đến -60dB
7.3.Đo công suất loại hấp thu
Thông thường thiết bị đo loại hấp thụ gồm 2 phần tử:
-Cảm biến đo công suất tín hiệu tần số thấp nối vào dây dẩn,
công suất hấp thu tạo ra tín hiệu DC tỉ lệ với công suất cần đo.
-Mạch đo công suất bao gồm mạch khuếch đại và mạch xử lý tín
hiệu để cho ra kết quả. Mạch đo từ đơn giản (thay đổi tầm đo
bằng tay) đến mạch đo phức tạp hơn (tầm đo tự động).
Cảm biến đo công suất được kết nối với dây dẩn sóng đồng trục
hoặc ống dẩn sóng có tần số từ 50MHz đến 40GHz.
Độ hấp thu và độ hao mất do không điều hợp của cảm biến sẽ
làm thay đổi độ nhạy, khi đo phải dùng hệ số hiệu chỉnh.
Khi dùng cách đo loại hấp thu phải biết hệ số hiệu chỉnh để điều
chỉnh kết quả đo đọc được hoặc nếu có sự thay đổi hệ số khuếch
đại thì phải tính toán để điều chỉnh lại kết quả đo.