射頻功率計是無線電測量領域進行測量功率的重要儀器，而射頻功率計一般由射頻功率計主機和功率探頭兩部分組成。傳統的功率探頭主要把高頻信號轉換成可以直接檢測的電信號，功率計主機則對轉換的電信號進行測量分析并顯示。R&S公司是射頻功率計的領導廠商，其推出的新型功率探頭能夠更準更快地進行功率測量，還能夠提供更高的動態范圍，以及更靈活的連接方式。下面我就簡要介紹一下R&S射頻功率計功率探頭的性能特點。

      R&S新型功率探頭NRP-Z系列與老款探頭相比，將功率測量的下限由-67dBm擴展到了-70dBm，這樣做的好處不僅僅是能夠測量更微弱的信號，還在于針對小信號測量能夠有效地提高測量速度。

      在功率測量中，針對小信號測量，理論上增大平均次數可以有效地降低噪聲的影響，能夠保證得到更準確穩定的測量結果。而增大平均次數無疑會導致測量速度變慢，所以新型功率探頭設計了更低的噪底以提高測量速度。 理論上，當功率探頭噪底降低50%（即降低3dB）的時候，平均次數要變為原有的四倍才能夠達到同樣的測量準確度。

       圖1中可以看到，針對-60dBm這樣的小信號，新型功率探頭想要達到0.1dB的測量準確度的話，打開16次平均即可達到。如果是R&S的老款功率探頭的話，需要64次平均才可以達到0.1dB的測量準確度。

圖1 新型功率探頭針對-60dBm信號的測量結果

     R&S新型功率探頭NRP-Z系列巧妙地采用了三通道的測量方式來提高動態范圍。三個測量通道能夠提供高達93dB的動態范圍，低至-70dBm的測量下限。這種多通道功率探頭，傳統的測量方式是針對不同功率大小的信號，功率探頭采用不同的通道去進行測量，當被測信號功率有大幅度改變的時候，通道之間采用直接切換的方式，將測量通道換成下一個通道。這樣的方法可以有效的擴展動態范圍，但是會產生額外的問題，例如滯后效應、不同通道的線性度不一致等。

      針對傳統多通道測量帶來的一些問題，R&S新型功率探頭采用同時測量的方式來避免這些問題。新型功率探頭在測量開啟的時候，三個通道之中的一個通道將會是主要測量通道，但同時所有的通道都會進行連續測量，最終每個通道貢獻不同的權重系數進行合并從而得到總的測量結果，這樣可以保證在不同通道之間的平滑過渡，不會出現通道之間的硬切換帶來的種種問題。圖2顯示了新型功率探頭的三通道結果以及每個通道主要匹配的功率范圍。

圖2 R&S新型功率探頭三通道結構示意圖

     上面提到，目前的功率探頭可以將測量芯片內置到功率探頭內部，也就是說功率探頭本身就可以完成主要的測量，功率計主機只是起到了顯示和控制作用。針對這種狀況，為了能夠更方便的對測量功率進行顯示，R&S提供多種連接顯示方式。除了射頻功率計主機，R&S公司的信號源、頻譜儀、網絡分析儀都可以用來當做顯示主機。甚至可以利用電腦來當做功率計主機，這樣可以幫助用戶簡化測試方案。新型功率探頭的連接方式示意圖見圖3。

圖3 R&S新型功率探頭連接方式示意圖

     功率探頭有一種應用場景就是遠程功率監測，針對遠程功率監測，傳統的方式都會受限于探頭與主機之間的連接線的長度。為此，R&S獨創性的推出NRP-Z系列功率探頭，其中“N”代表該功率探頭支持網絡（Network）連接方式。典型的連接方式是利用網線將功率探頭連接到PoE（Power over Ethernet）路由器上，這樣就可以通過PoE路由器訪問并設置功率探頭了。PoE路由器與傳統的路由器相比，增加了一個通過網絡接口供電的功能，所以功率探頭的控制和供電都是通過網線來實現的。NRP-Z系列系列功率探頭的遠程連接示意圖如圖4所示。

圖4 NRP-Z系列功率探頭的遠程連接示意圖

     R&S公司所推出的NRP-Z系列功率探頭的準確度、測試速度、動態范圍的提升讓我們看到功率探頭在基本測量性能上的改善，其多樣的連接方式和遠程測量方案為我們無線電的功率測量提供了更加多樣化的解決方案。