高频小信号指频率在MHz以上、电压在uV级以下、电流在uA级以下的信号。现阶段仪器仪表中还没有针对高频信号的小功率有关参数测验的专用设备,所以研究工程师在遇到高频信号有关场强和功率的测量时,都采用估测的方式,或者只通过公式推算出理论性的结果,最近,海洋仪器推出了一系列全新的测验方式,可实时测量高频小信号真实值的系统。 测量原理:将高频被测小信号通过相应的电场探头和磁场探头探测到的信号接入到频率信号接收机中,通过频率信号接收机中的频谱和频率接收功能锁定被测信号的频率和功率值;再运用频率信号接收机的定频率点测量功能,测出所需要频点的功率值;然后通过电场和磁场的功率计算公式,根据测出的高频信号所在频点功率值,进而测算出相应的小电流、小电压值。 在规划电脑B板或相应的电路中,由于高频信号的电压或电流值都比较小,无法采用电压探头加数字示波器的方式测出高频小信号的强度。此时采用无源磁场探头或无源电场探头近距离(近似于直接接触)探测出磁场强度(A/m)或电场强度(V/m),频率信号接收机直接测量对应频点的功率大小,进而运用电磁场公式P=EHsinФ,测出相应的小电压值和小电流值。这样,在测量高频率小信号有关场强和功率等参数时,就需要有高频接收机和相应频段的无源磁场探头或无源电场探头。本文测量样例中,海洋仪器采用OIHMS-X 3G频率信号接收机和3G五件套无源磁场探头和电场探头组成的OI3000RF射频场强测验系统,具体测验环境是在中国科学院半导体研究所光电系统实验室做的实测(见左图)。 第一步:大多数电脑B板都没有预留射频接口可以直接接到频率信号接收机中,本测验中采用无源电场探头和无源磁场探头来感应高频信号场强,通过无源电场探头和磁场探头探测需要测量的芯片脚,再把频率信号接收机设置为全景扫面,找到要测量的点,如下图所示。 具体实现测验步骤如下: 这样,通过上面公式,将测量的,功率值-76.8dBmW代入以上公式,换算实际功率为0.002mW。将阻抗标准值为377Ω,可以测得被测芯片管脚在153.7MHz频率时的电流值2.3nA,电压值为870nV。 |