通過式功率計的歷史

早在1952年，BIRD公司的創始人J. Raymond Bird發明了通過式功率計原理——Thruline?，從此，通過式功率測量法成為射頻功率測量的工業標準一直至今。通過式功率測量法的原理如下：

圖1、通過式功率測量法

通過式射頻功率計的典型代表產品是BIRD公司的43型（見圖3），它實際上是一種信號激勵裝置，采用了一個無源的二極管射頻傳感器。在同軸線的一側裝有一個定向的，半波二極管檢測波電路（見圖5），并將其接到一個已校正的表頭以讀出有效值功率。檢波電路與傳輸線通過介質耦合，并根據置于傳輸線旁的傳感器的方向取樣出正向和反射功率。

通過式功率計的應用

射頻功率的測量

與終端式功率計不同的是，通過式功率計真實的反映了一個發射系統中各個截面的正向功率和反射功率。

終端式功率計的輸入阻抗是標準的50Ω。在功率測量中，終端式功率計替代了發射機的負載，也就是說，終端式功率計將發射機的負載理想化了。所以說，終端式功率計所測得的結果是發射機在理想負載時的輸出功率；如果發射天饋系統的匹配情況良好，則這個結果可以真實反映發射系統的輸出情況；如果發射天饋系統的匹配不好（如VSWR》1.5），則終端式功率計不能真實反映發射系統的情況。

而通過式功率計則不同，它實際上是在傳輸線一側放置了一個耦合探頭，與發射機的工作波長相比，功率計傳感器的電長度幾乎可以忽略不計。所以只要將通過式功率計置于發射系統的某個截面，那么得出的結果是這個截面的正向和反射功率（VSWR）。

對于無線電運營商和制造商，通過式功率測量法是很有意義的，見圖2。

圖2、典型的發射系統

在一個典型的發射系統中，將通過式功率計置于不同的截面將會得到不同的測試結果：

位置④——發射機的輸出端，可以考核發射機的輸出功率是否在設計的范圍內；這是無線電設備研發和維護工程師所關心的。

位置③——天線的輸入端，可以確定發射機真正輻射到空間的信號究竟有多大；這是網絡規劃和優化工程師所關心的。

位置②——可以檢查發射系統在某個位置的匹配情況，這是設備維護工程師所關心的。

測量無源器件的插入損耗

用二臺功率計可以十分準確的測出一個無源器件的插入損耗，其精度和網絡分析儀的測試結果相當（見圖3）。

這種測量方法的基本原理是替代法。即先將二臺功率計用一只精密的射頻轉接器（如Nf-Nf）直接連接，再用被測器件替代射頻轉接器，分別讀出4個功率讀數，從而計算出被測器件的準確插入損耗值。詳情參見《用功率計測量插入損耗》一文（文件號：03TF-001-v1.0-AN）。

圖3、功率計法測量無源器件的插入損耗

用這種方法可以準確的測出一個蜂窩基站從發射輸出到天線輸入的全部插入損耗，這對于基站的維護是有益的。雖然用網絡分析儀也可以單端測量長電纜的插入損耗，但是網絡分析儀必須在同一種介質下測量，而且要準確設定電纜的相速度，否則會產生附加的測試誤差；而用功率計法就不需要知道這些參數，它只是把整個系統（包括跳線、主饋線，避雷器，定向耦合器等）一并當作一個二端口網絡來對待。

測量功率放大器的線性

用功率計除了可以測量放大器的功率，增益等指標外，還可以測量放大器的線性。

在現代通信系統中，設計工程師們更關心放大器的線性指標而不是效率指標，這是與系統的工作特性有關的，尤其是在寬帶通信系統（如CDMA/WCDMA基站和直放站）中。

放大器的線性通常用IM3來表征，這需要用信號源和頻譜分析儀來搭建一個復雜的測試電路來完成。用通過式功率計也可以測量放大器的線性度，而且方法很簡單：分別測出放大器輸入和輸出端的互補積累分布函數（CCDF），這二個數值越吻合，說明放大器的線性越好。

在用功率計法測量放大器的線性的同時，還能測量放大器的增益和輸出功率；這對于生產線上的快速測試十分有意義。另外放大器的線性度直接影響到發射機輸出頻譜的純凈程度，因此也是無線電系統工程師的關注點。

測量功率放大器的峰值因子（峰均功率比）

和白噪聲一樣，放大器的平均功率只是其重要參數之一。鑒于多載頻和數字調制系統的統計特性，峰值/平均值功率比是十分重要的參數。例如，8-VSB的數字調制信號的峰均功率比通常為6dB，而CDMA調制信號則可高達10dB；如此高的峰值功率可能會導致放大器的飽和，這將造成數字信號的誤碼，所以正確測量放大器的峰均功率比對于放大器的研制和生產有著重要意義。