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单位时间内所完成的功称为功率。功率测量是指对元器件或部件所消耗功率的测定。
通过功率测量可确定电路的工作效率，也可以确定信号发生器的功率、接收机的灵敏度以及放大器的增益等参数。
单位时间内所完成的功称为功率。功率单位"瓦"(W) 表示在 1秒内完成1焦耳功所需的功率。实用中又常用分贝瓦(dBW)表示以1瓦为参考电平来描述功率电平的对数式单位;分贝毫瓦(dBm)则表示以1毫瓦为参考电平。如1瓦可记为0分贝瓦或30分贝毫瓦,10微瓦可记为-50分贝瓦或-20分贝毫瓦。在直流或低频时,常常通过测量负载上的电压U、电流I 和它们之间的相位角φ来代替直接计算功率:P=UIcosφ
在射频频段，大多用电压来表征电磁能的量，但当频段上升到微波时，在非横磁波传输系统中电压失去唯一性定义而呈现非单值性，因而又以测量功率为主。现代应用传输横磁波的同轴线已使频段扩展到18吉赫甚至26.5吉赫以上，为在微波频段测量电压创造了条件，但这并不影响功率测量在实际应用中的地位。如发射机的发射功率、微波接收机的灵敏度、放大器的增益等均以功率电平表征，以功率测量定标。
功率计可依测量方式、工作原理、量程大小、被测信号形式和传输线类型等进行分类。根据功率计接入传输系统的方式可分为吸收(终端)式和通过式功率计。
吸收式功率计是作为被测系统的终端负载，吸收输出功率。
通过式功率计仅吸收被测系统中的部分采样功率。功率测量靠变换器把电磁能量变换成热、电、力、光等易于测量的能量。功率计依所用的变换器可分为热效应功率计(如量热式功率计、测热电阻功率计和热电式功率计等)、有质功率计、电子式功率计(二极管功率计和霍耳效应功率计)、铁氧体功率计和量子干涉效应功率计等。根据测量的功率量程可分为小功率计、中功率计和大功率计。一般功率量程小于10毫瓦者为小功率计、10毫瓦至10瓦者为中功率计，大于10瓦的为大功率计，但限量的划分尚无严格统一的规定。根据被测信号形式分为连续波功率计和脉冲功率计，根据传输线类型分为同轴功率计和波导功率计。
功率计按量程可分为大功率计(大于10W)、中功率计(10mW~10W)和小功率计(小于10mW)。
功率测量的基本方法可分为两类:一类是直接测量元、器件的端电压和通过的电流，通过计算得出待测功率，这一类功率计用于测量直流或低频功率;另一类是将电磁能量转换成易于测量的形式，例如热能、光能等，然后以间接方式测出功率。这一类功率计主要应用于射频和微波波段，例如，量热计式功率计、测热电阻或变热电阻功率计以及光度计式功率计等，都是基于能量转换的原理来实现功率测量的。
在直流或低频段可使用直接按瓦特(W)刻度的瓦特表。在射频和微波段常采用量热计法、测热电阻法、微量热计法和热电法、光度计法等。
将电磁能量转换成热能来测量。变换器是感应、吸收电磁 能量的负载，称为量热体。负载吸收功率,使之转换成热能，从而量热体温度上升，检测其温差热电势，根据功率和热电势间的关系来确定被测功率。
量热体有干负载、流体(水、油等)负载之分。实际测量中常采用替代技术来校准温度测量装置，用已知的直流(或低频)功率来替代被测射频或微波功率。量热式功率计的工作频段已达毫米波段，量程可分别做成大、中、小功率范围，单个仪器动态范围达30~40分贝，测量误差可达千分之几。量热式功率计的主要优点是准确度高、可靠性好、动态范围大、阻抗匹配好;缺点是结构和测试技术复杂，对环境温度和测试设备要求苛刻，而且测试时间长。因它能获得很高的测量准确度，世界各国都采用它作为国家功率标准。采用自动反馈电路可大大缩短测试时间，改善测量的精密度。
量热式功率计可分为替代静止式和替代流动式量热计，其主要技术指标为:频率范围:同轴系统一般到10吉赫(有的可达18吉赫),波导系统可达毫米波;量程:静止式为10毫瓦~1瓦(10瓦),流动式量热计常用来测量大功率,例如水负载量热计,量程可达2000瓦;误差:±3%~±10%;电压驻波比:1.5左右。静止量热计式功率计，是一种量热媒质静止不动的量热功率计，它由一个吸收电磁能量的隔热负载和测量负载温升的装置组成。隔热负载与周围环境保持完全隔热，当负载吸收高频功率时，温度随时间而上升，若测出负载在△t时间内的温升△T，便可求出在该时间内的平均功率。流动量热计式功率计，是一种量热媒质不断流动的量热功率计，由在液体中将电磁能量转变成热能的负载、使液体循环流动的系统以及测量循环液体温差的装置组成。流动的媒质由于吸收负载传递的热量，在液体出口处的温度将高于入口处的温度，测出温差△T，便可求出被测功率。流动量热计式功率计通常用于测量中功率与大功率;而静止量热计式功率计常用来测量小功率。测量精确度约为0.2~5%。
也称测辐射热器法，利用某些对温度敏感的电阻元件在吸收电磁能量后阻值变化的特性来测量功率。常用自动平衡电桥的直流或音频功率来替代测量射频或微波功率(图1)。所用的温度敏感的电阻元件称为测热电阻，主要有正温度系数的镇流电阻和负温度系数的热敏电阻。它适用于测量小功率，经功率标准校准后可作为传递标准。用阻抗法定度效率后来测定功率，准确度达±0.5%,有的国家用它作为国家标准。典型的测热电阻功率计的主要技术指标为:频率范围:同轴、波导系统为 2.6~40吉赫;量程:10微瓦~10毫瓦;误差:±(3~5)%;电压驻波比:1.5左右。
图中所示为测热电阻功率计原理，RT为热敏电阻， 它的阻值是温度的函数。具有正温度系数的称为测热电阻;具有负温度系数的称为热变电阻。未加高频信号时RT=R，电桥达到平衡，电流计G指示为零。加上高频信号时RT吸收功率，阻值改变，电桥失去平衡，电流计G偏转。G偏转的大小取决于吸收功率的大小，由此可以通过校准，从电流计G直接读出被测功率。当测量微波波段(分米波、厘米波段等)中、小功率时，常使用由铋--锑热电偶和电子电压表等组成的微波功率计。
测热电阻功率计是广泛使用的一种小功率计。它的优点是体积小，灵敏度高，响应时间快，使用方便;缺点是过载能力差，容易烧毁(主要是镇流电阻式功率计)，易受环境温度影响，宽频带阻抗匹配困难。
用测热电阻元件作为量热体,用量热计法原理高准确度确定测热电阻座的有效功率，然后用测热电阻座配以高准确度的电桥来单独测量功率。这种方法的优点是准确度高,速度快和使用方便。许多国家都用它建立小功率国家标准,准确度达±(0.2~0.5)%。
借助于热电元件将电磁能量变为热能并测量由于发热所形成的 热电势，热电势与热电元件所耗散的射频与微波功率成正比。热电元件是耗散射频或微波能量的负载，又是将射频或微波能量转换成直流热电势的热电偶器件。新型的热电敏感器和热电薄膜功率计已获得广泛应用。这种功率计的优点是频带宽(50兆赫~26.5吉赫)，动态范围宽(100微瓦~3瓦)，低噪声零点漂移小，灵敏度高(可达0.1纳瓦),响应时间快和数字显示等。缺点是过载能力差，容易烧毁，长期稳定性尚待改善。
这些使用热效应法的功率计与已定度的衰减器或定向耦合器组合起来，可扩展功率量程，制成吸收式或通过式中、大功率计。
随着电子学和航天技术的迅速发展，脉冲调制的射频和微波系统得到广泛应用。这类系统的基本参量之一是脉冲峰值功率。脉冲峰值功率是指出现脉冲功率最大值的载波周期内的平均功率，而脉冲功率是指在一个脉冲持续时间内的平均功率。对于理想的矩形脉冲,峰值功率等于脉冲功率。测量脉冲峰值功率的方法主要有:①从测量出的平均功率计算脉冲峰值功率;②峰值检波法;③镇流电阻积分微分法;④取样比较法;⑤陷波法。脉冲峰值功率测量中准确度较高的是陷波法，主要技术指标为:频率范围:同轴系统0.95~2.35吉赫,和4.0~4.4吉赫,波导系统8.2~12.4吉赫;量程:10微瓦~10千瓦;准确度:同轴系统约±3%，波导系统约为±(4~6)%。此外还出现了带接口的可程控智能功率计，它可与其他仪器组成自动测试系统。
利用特殊白炽灯作为负载，吸收功率时此灯燃明，然后再通过光度计与50Hz市电电源加热后的发光亮度进行比较，从而测得被测功率。此种比较法测量功率称为光度计法。
光度计法可用于厘米波段，功率测量范围从十分之几到100瓦，测量精确度约±10%。
微波功率量值传递的关键是减小失配误差。功率的量值传递方法大致可分为四类。
①交替连接比较法
交替连接比较法:把标准功率计和被校功率计交替接到稳定的信号源上进行校准。这种方法的误差较大，但简单易行，在准确度要求不高的情况下广泛使用。
②单定向耦合器直接比较法
单定向耦合器直接比较法:利用定向耦合器-功率检波器组合,提供一个稳幅的低反射系数的等效信号源。当采用调配措施后，可使等效信号源的反射系数小于0.005，减小失配误差,然后用功率标准对其校准，确定校准系数后可作为传递标准，用来单独校准其他功率计。这种传递标准当信号频率为18吉赫时校准系数的准确度可达到 ±2%左右。这种方法广泛用于功率量值传递(微波功率国际比对就是这样进行的)。
③调配反射计法
调配反射计法:为了有效地消除失配误差、提高功率测量和量值传递的准确度，1960年开始采用反射计法进行功率量值传递，利用调配反射计技术，有效地将入射波与反射波分开以消除失配误差。但这种方法复杂，技术要求很高。
④ 功率方程法
功率方程法:1969年G.F.恩金提出一种描述和计算微波系统的"功率方程概念"，用传输的净功率这一基本实数参量替代电路理论中的复数行波波幅来分析和计算微波系统,放宽了对均匀波导,特别是对精密同轴接头的要求，对失配误差的修正提出了一个确定解，克服了电路理论只能估计失配误差极限的缺点。功率方程法采用广义反射计技术的校准系统。它测量两个实数的失配因子，对失配误差进行精确修正，测量准确度可达到±0.2%。
单位时间内所完成的功称为功率。功率单位“瓦”(W) 表示在 1秒内完成1焦耳功所需的功率。实用中又常用分贝瓦(dBW)表示以1瓦为参考电平来描述功率电平的对数式单位；分贝毫瓦(dBm)则表示以1毫瓦为参考电平。如1瓦可记为0分贝瓦或30分贝毫瓦,10微瓦可记为-50分贝瓦或-20分贝毫瓦。在直流或低频时,常常通过测量负载上的电压U、电流I 和它们之间的相位角φ来代替直接计算功率：P=UIcosφ
在射频频段，大多用电压来表征电磁能的量，但当频段上升到微波时，在非横磁波传输系统中电压失去唯一性定义而呈现非单值性，因而又以测量功率为主。现代应用传输横磁波的同轴线已使频段扩展到18吉赫甚至26.5吉赫以上，为在微波频段测量电压创造了条件，但这并不影响功率测量在实际应用中的地位。如发射机的发射功率、微波接收机的灵敏度、放大器的增益等均以功率电平表征，以功率测量定标。
功率计可依测量方式、工作原理、量程大小、被测信号形式和传输线类型等进行分类。根据功率计接入传输系统的方式可分为吸收(终端)式和通过式功率计。
吸收式功率计是作为被测系统的终端负载，吸收输出功率。
通过式功率计仅吸收被测系统中的部分采样功率。功率测量靠变换器把电磁能量变换成热、电、力、光等易于测量的能量。功率计依所用的变换器可分为热效应功率计（如量热式功率计、测热电阻功率计和热电式功率计等）、有质功率计、电子式功率计（二极管功率计和霍耳效应功率计）、铁氧体功率计和量子干涉效应功率计等。根据测量的功率量程可分为小功率计、中功率计和大功率计。一般功率量程小于10毫瓦者为小功率计、10毫瓦至10瓦者为中功率计，大于10瓦的为大功率计，但限量的划分尚无严格统一的规定。根据被测信号形式分为连续波功率计和脉冲功率计，根据传输线类型分为同轴功率计和波导功率计。
功率计按量程可分为大功率计（大于10W）、中功率计（10mW～10W）和小功率计（小于10mW）。
功率测量的基本方法可分为两类：一类是直接测量元、器件的端电压和通过的电流，通过计算得出待测功率，这一类功率计用于测量直流或低频功率；另一类是将电磁能量转换成易于测量的形式，例如热能、光能等，然后以间接方式测出功率。这一类功率计主要应用于射频和微波波段，例如，量热计式功率计、测热电阻或变热电阻功率计以及光度计式功率计等，都是基于能量转换的原理来实现功率测量的。
在直流或低频段可使用直接按瓦特(W)刻度的瓦特表。在射频和微波段常采用量热计法、测热电阻法、微量热计法和热电法、光度计法等。
将电磁能量转换成热能来测量。变换器是感应、吸收电磁 能量的负载，称为量热体。负载吸收功率,使之转换成热能，从而量热体温度上升，检测其温差热电势，根据功率和热电势间的关系来确定被测功率。
量热体有干负载、流体(水、油等)负载之分。实际测量中常采用替代技术来校准温度测量装置，用已知的直流（或低频）功率来替代被测射频或微波功率。量热式功率计的工作频段已达毫米波段，量程可分别做成大、中、小功率范围，单个仪器动态范围达30～40分贝，测量误差可达千分之几。量热式功率计的主要优点是准确度高、可靠性好、动态范围大、阻抗匹配好；缺点是结构和测试技术复杂，对环境温度和测试设备要求苛刻，而且测试时间长。因它能获得很高的测量准确度，世界各国都采用它作为国家功率标准。采用自动反馈电路可大大缩短测试时间，改善测量的精密度。
量热式功率计可分为替代静止式和替代流动式量热计，其主要技术指标为：频率范围：同轴系统一般到10吉赫（有的可达18吉赫）,波导系统可达毫米波;量程:静止式为10毫瓦～1瓦（10瓦）,流动式量热计常用来测量大功率,例如水负载量热计,量程可达2000瓦;误差:±3%～±10%；电压驻波比：1.5左右。静止量热计式功率计，是一种量热媒质静止不动的量热功率计，它由一个吸收电磁能量的隔热负载和测量负载温升的装置组成。隔热负载与周围环境保持完全隔热，当负载吸收高频功率时，温度随时间而上升，若测出负载在△t时间内的温升△T，便可求出在该时间内的平均功率。流动量热计式功率计，是一种量热媒质不断流动的量热功率计，由在液体中将电磁能量转变成热能的负载、使液体循环流动的系统以及测量循环液体温差的装置组成。流动的媒质由于吸收负载传递的热量，在液体出口处的温度将高于入口处的温度，测出温差△T，便可求出被测功率。流动量热计式功率计通常用于测量中功率与大功率；而静止量热计式功率计常用来测量小功率。测量精确度约为0．2～5%。
也称测辐射热器法，利用某些对温度敏感的电阻元件在吸收电磁能量后阻值变化的特性来测量功率。常用自动平衡电桥的直流或音频功率来替代测量射频或微波功率（图1）。所用的温度敏感的电阻元件称为测热电阻，主要有正温度系数的镇流电阻和负温度系数的热敏电阻。它适用于测量小功率，经功率标准校准后可作为传递标准。用阻抗法定度效率后来测定功率，准确度达±0.5%,有的国家用它作为国家标准。典型的测热电阻功率计的主要技术指标为：频率范围：同轴、波导系统为 2.6～40吉赫；量程：10微瓦～10毫瓦；误差：±（3～5）%；电压驻波比:1.5左右。
图中所示为测热电阻功率计原理，RT为热敏电阻， 它的阻值是温度的函数。具有正温度系数的称为测热电阻；具有负温度系数的称为热变电阻。未加高频信号时RT=R，电桥达到平衡，电流计G指示为零。加上高频信号时RT吸收功率，阻值改变，电桥失去平衡，电流计G偏转。G偏转的大小取决于吸收功率的大小，由此可以通过校准，从电流计G直接读出被测功率。当测量微波波段（分米波、厘米波段等）中、小功率时，常使用由铋——锑热电偶和电子电压表等组成的微波功率计。
测热电阻功率计是广泛使用的一种小功率计。它的优点是体积小，灵敏度高，响应时间快，使用方便；缺点是过载能力差，容易烧毁（主要是镇流电阻式功率计），易受环境温度影响，宽频带阻抗匹配困难。
用测热电阻元件作为量热体,用量热计法原理高准确度确定测热电阻座的有效功率，然后用测热电阻座配以高准确度的电桥来单独测量功率。这种方法的优点是准确度高,速度快和使用方便。许多国家都用它建立小功率国家标准,准确度达±(0.2～0.5)%。
借助于热电元件将电磁能量变为热能并测量由于发热所形成的 热电势，热电势与热电元件所耗散的射频与微波功率成正比。热电元件是耗散射频或微波能量的负载，又是将射频或微波能量转换成直流热电势的热电偶器件。新型的热电敏感器和热电薄膜功率计已获得广泛应用。这种功率计的优点是频带宽（50兆赫～26.5吉赫），动态范围宽（100微瓦～3瓦），低噪声零点漂移小，灵敏度高（可达0.1纳瓦）,响应时间快和数字显示等。缺点是过载能力差，容易烧毁，长期稳定性尚待改善。
这些使用热效应法的功率计与已定度的衰减器或定向耦合器组合起来，可扩展功率量程，制成吸收式或通过式中、大功率计。
随着电子学和航天技术的迅速发展，脉冲调制的射频和微波系统得到广泛应用。这类系统的基本参量之一是脉冲峰值功率。脉冲峰值功率是指出现脉冲功率最大值的载波周期内的平均功率，而脉冲功率是指在一个脉冲持续时间内的平均功率。对于理想的矩形脉冲,峰值功率等于脉冲功率。测量脉冲峰值功率的方法主要有:①从测量出的平均功率计算脉冲峰值功率;②峰值检波法;③镇流电阻积分微分法；④取样比较法；⑤陷波法。脉冲峰值功率测量中准确度较高的是陷波法，主要技术指标为：频率范围:同轴系统0.95～2.35吉赫,和4.0～4.4吉赫,波导系统8.2～12.4吉赫;量程：10微瓦～10千瓦;准确度:同轴系统约±3%，波导系统约为±(4～6)%。此外还出现了带接口的可程控智能功率计，它可与其他仪器组成自动测试系统。
利用特殊白炽灯作为负载，吸收功率时此灯燃明，然后再通过光度计与50Hz市电电源加热后的发光亮度进行比较，从而测得被测功率。此种比较法测量功率称为光度计法。
光度计法可用于厘米波段，功率测量范围从十分之几到100瓦，测量精确度约±10%。
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微波功率量值传递的关键是减小失配误差。功率的量值传递方法大致可分为四类。
①交替连接比较法
交替连接比较法：把标准功率计和被校功率计交替接到稳定的信号源上进行校准。这种方法的误差较大，但简单易行，在准确度要求不高的情况下广泛使用。
②单定向耦合器直接比较法
单定向耦合器直接比较法:利用定向耦合器-功率检波器组合,提供一个稳幅的低反射系数的等效信号源。当采用调配措施后，可使等效信号源的反射系数小于0.005，减小失配误差,然后用功率标准对其校准，确定校准系数后可作为传递标准，用来单独校准其他功率计。这种传递标准当信号频率为18吉赫时校准系数的准确度可达到 ±2%左右。这种方法广泛用于功率量值传递（微波功率国际比对就是这样进行的）。
③调配反射计法
调配反射计法：为了有效地消除失配误差、提高功率测量和量值传递的准确度，1960年开始采用反射计法进行功率量值传递，利用调配反射计技术，有效地将入射波与反射波分开以消除失配误差。但这种方法复杂，技术要求很高。
④ 功率方程法
功率方程法：1969年G.F.恩金提出一种描述和计算微波系统的“功率方程概念”，用传输的净功率这一基本实数参量替代电路理论中的复数行波波幅来分析和计算微波系统,放宽了对均匀波导,特别是对精密同轴接头的要求，对失配误差的修正提出了一个确定解，克服了电路理论只能估计失配误差极限的缺点。功率方程法采用广义反射计技术的校准系统。它测量两个实数的失配因子，对失配误差进行精确修正，测量准确度可达到±0.2%。 解读词条背后的知识
实验六__微波功率测量和衰减测量
实验六__微波功率测量和衰减测量
亚美微波 YAMEI MICROWAVE - 26 - 实验六 微波功率测量和衰减测量 一、实验目的和要求 熟悉微波功率测量的原理， 掌握利用微波功率计测量微波功率的方法。 熟悉 可变衰减器的工作原理，掌握可变衰减器的使用方法及其应用。 二、实验内容 利用可变衰减器衰减量的改变使微波功率计获得的功率发生变化， 掌握微波 功率测量的方法。了解信号源工作状态“等幅” 、“方波”时微波功率的变化。 三、实验原理 在微波范围内，功率和衰减是重要的基本量数据。 1． GX2C微波功率计 微波波段功率的测量方法不同于低频功率的测量方法。 低频功率的测量是通 过电压、电流和阻抗的测量来实现的。 微波功率测量一般是通过各种换能元件 （或 检测元件）把微波功率变换为易于直接测量的其它能量形式 （如热能、低频电能 等）再进行测量。微波功率计按灵敏度和测量范围可分为大功率计、 中功率计和 小功率计。按用途微
基于定向耦合器的高频功率测量
基于定向耦合器的高频功率测量
为实现发射机大功率的准确测量和有效保护,详细阐述了定向耦合器的原理、参数标定和功率测量方法,并以该方法测试已有的发射机输出功率。从测试结果分析得出,该方法具有安装简易、精度高、可动态标定的优点。通过在高频功率源与谐振加速腔之间安装定向同轴耦合器,经测量标定后,可实现在线测量出功率源的输出功率、驻波比,将测量结果反馈给控保和监测系统后,可完成在线大功率测量和设备的可靠控制与保护。
本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。
【学员问题】有功功率测量？
【解答】测量有功功率的仪表称为有功功率表，简称功率表，或功率计、瓦特计、瓦特表等。
功率计可分为：直流功率计、工频功率计和变频功率计。由于直流功率等于电压和电流的简单乘积，实际测量中，一般采用电压表和电流表替代。工频功率计是应用较普遍的功率计，常说的功率计一般都是指工频功率计。变频功率计是21世纪变频调速技术高速发展的产物。其测量对象为变频电量，变频电量是指用于传输功率的，并且满足下述条件之一的交流电量：
1、信号频谱仅包含一种频率成分，而频率不局限于工频的交流电信号。
2、信号频谱包含两种或更多的被关注的频率成分的电信号。
变频电量包括电压、电流以及电压电流引出的有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能等。
除了变频器输出的PWM波，二极管整流的变频器输入的电流波形，直流斩波器输出的电压波形，变压器空载的输入电流波形等，均含有较大的谐波。
由于变频电量的频率成分复杂，变频功率计的测量一般包括基波有功功率（简称基波功率）、谐波有功功率（简称谐波功率）、总有功功率等，相比工频功率计而言，其功能较多，技术较复杂，一般称为变频功率分析仪或宽频功率分析仪，部分高精度功率分析仪也适用于变频电量测量。
变频功率分析仪可以作为工频功率分析仪使用，除此之外，一般还需满足下述要求：
1、满足必要的带宽要求，并且采样频率应高于仪器带宽的两倍。
2、要求分析仪在较宽的频率范围之内，精度均能满足一定的要求。
3、具备傅里叶变换功能，可以分离信号的基波和谐波。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。
功率测量用于测量电气设备消耗的功率，广泛应用于家用电器、照明设备、工业用机器等研究开发或生产线等领域中。本文重点介绍了几种功率测量的方法及其具体应用。
1功率测量技术
测量功率有4种方法:
(1)二极管检测功率法
(2)等效热功耗检测法
(3)真有效值/直流(TRMS/DC)转换检测功率法
(4)对数放大检测功率法。
下面分别介绍这4种方法并对各自的优缺点加以比较。
1.1 利用二极管检测功率法
用二极管检测输入功率的电路如图l所示，图1(a)为简单的半波整流、滤波电路，该电路的总输入电阻为50Ω。D为整流管，C为滤波电容。射频输入功率PIN经过整流滤波后得到输出电压U0。但是当环境温度升高或降低时U0会显著变化。图1(b)为经过改进后的二极管检测输入功率的电路，该电路增加了温度补偿二极管D2，可对二极管D1的整流电压进行温度补偿。二极管具有负的温度系数，当温度升高时D1的压降会减小，但D2的压降也同样地减小，最终使输出电压仍保持稳定。
需要指出，二极管检测电路是以平均值为响应的，它并不能直接测量输入功率的有效值，而是根据正弦波有效值与平均值的关系来间接测量有效值功率的。显然，当被测波形不是正弦波时，波峰因数就不等于1.4142，此时会产生较大的测量误差。
1.2 等效热功耗检测法
等效热功耗检测法的电路如图2所示。它是把一个未知的交流信号的等效热量和一个直流参考电压的有效热量进行比较。当信号电阻(R1)与参考电阻(R2)的温度差为零时，这两个电阻的功耗是相等的，因此未知信号电压的有效值就等于直流参考电压的有效值。R1、R2为匹配电阻，均采用低温度系数的电阻，二者的电压降分别为KU1和KU0。为了测量温差，在R1、R2附近还分别接着电压输出式温度传感器A、B，亦可选用两支热电偶来测量温差。在R1和R2上还分别串联着过热保护电阻。
尽管等效热功耗检测法的原理非常简单，但在实际应用中很难实现，并且这种检测设备的价格非常昂贵。
1.3 真有效值/直流(TRMS/DC)转换检测功率法
真有效值/直流转换检测功率法的最大优点是测量结果与被测信号的波形无关，这就是"真正有效值"的含义。因此，它能准确测量任意波形的真有效值功率。测量真有效值功率的第一种方法是采用单片真有效值/直流转换器(例如AD636型)，首先测量出真有效值电压电平，然后转换成其真有效值功率电平。
另一种测量真有效值功率的电路框图如图3所示，该电路所对应的典型产品为AD8361型单片射频真有效值功 率检测系统集成电路。U1 为射频信号输入端，U0为直流电压输出端。US端接2.7~5.5V电源，COM为公共地。IREF为基准工作方式选择端，PWDN为休眠模式控制端。FLTR为滤波器引出端，在该端与US端之间并联一只电容器，可降低滤波器的截止频率。SREF为电源基准控制端。
从U1端输入的射频有效值电压为U1，经过平片器1产生一个与U12成比例的脉动电流信号i，该电流信号通过由内部电阻R1和电容C构成的平方律检波器获得均方值电压U12，输入到误差放大器的同相输入端。利用平方器2与误差放大器可构成一个闭合的负反馈电路，将负反馈信号加到误差放大器的反相输入端进行温度补偿。当闭环电路达到稳定状态时，输出电压U0(DC)就与输入有效值功率PIN成正比。有关系式
式中:k为真有效值/直流转换器的输出电压灵敏度，AD8361的k=7.5 mV/dBm。
这种检测方法有以下优点:第一，由于两个平方器完全相同，因此在改变量程时不影响转换精度;第二，当环境温度发生变化时，两个平方器能互相补偿，使输出电压保持稳定;第三，所用平方器的频带非常宽，可从直流一直到微波频段。
1.4 对数放大检测功率法
对数放大检测器是由多级对数放大器构成的，其电路框图如图4所示。图4中共有5个对数放大器(A~E)，每个对数放大器的增益为20dB(即电压放大系数为lO倍)，最大输出电压被限制在为lV。因此，对数放大器的斜率ks=lV/20dB，即50mV/dB。5个对数放大器的输出电压分别经过检波器送至求和器(∑)，再经过低通滤波器获得输出电压U0。对数放大器能对输入交流信号的包络进行对数运算，其输出电压与kS、PIN的关系式为:
式中:b为截距，即对应于输出电压为零时的输入功率电平值。
普通对数放大器的特性曲线仅适用于正弦波输入信号。当输入信号不是正弦波时，特性曲线上的截距会发生变化，从而影响到输出电压值。此时应对输出读数进行修正。需要指出，尽管ADI公司生产的AD8362型单片射频真有效值功率检测器也属于对数检测功率法，但它通过采用独特的专利技术能适用于任何输入信号波形，并且特性曲线上的截距不随输入信号而变化。
2 单片直流功率测量系统的设计
MAX42ll 属于低成本、低功耗、高端直流功率/电流测量系统，它是利用精密电流检测放大器来测量负载电流，再利用模拟乘法器来计算功率的，因此并不影响负载的接地通路，特别适合测量电池供电系统的功率及电流值。检测功率和电流的最大误差均低于±1.5%，频率带宽为220kHz。被测源电压的范嗣是4-28v。检测电流时的满量程电压为100mV或150mV。电源电压范嗣是2.7~5.5V，工作电流为670μA(典型值)。
MAX42ll A/B/C的简化电路如图5所示， 主要包括精密电流检测放大器，25:1的电阻分压器，模拟乘法器。外围电路包括被测的4~28V源电压，2.7~5.5V的芯片工作电压，电流检测电阻RSENSE和负载。其测量原理是利用精密电流检测放大器来检测负载电流，获得与该电流成正比的模拟电压，再将该电压加至模拟乘法器，将负载电流与源电压相乘后，从POUT端输出与负载功率成正比的电压。令功率检测放大器的增益为G，RSENSE上的电压为 USENSE，RS+引脚的源电压为URS+，则有MAX42l1A/B/C内部的分压器电阻，接到RS+端和模拟乘法器的输入端。这种设计可精确测量电源负载的功率并为电源(例如电池)提供保护。从POUT端、IOUT端输出的功率信号和电流信号，可分别经过A/D转换器送至单片机。理想情况下，最大负载电流在RSENSE两端产生满量程检测电压。选择合适的增益，使电流检测放大器既能获得最大输出电压，又不会出现饱和。在计算 RSENSE的最大值时，应使RS+端与RS一端之间的差分电压不超过满量程检测电压。适当增加RSENSE的电阻值，可提高USENSE，有助于减小输出误差。
3 单片真有效值射频功率测量系统的设计
对通信系统的要求是在发送端必须确保功率放大器能满足发射的需要，并且输出功率不超过规定指标，否则会导致设备过热损坏。因此，在发射机电路中必须增加射频功率测量和功率控制电路。同样，射频功率测量对接收机也是必不可少的。根据有效值定义所计算出的功率就称为"真有效值功率"(True Root Mean Square Power)，简称"真功率"(True Power)。由于现代通信系统具有恒定的负载和阻抗源(通常为50Ω)，因此只需知道有效值电压就能计算出功率，即可将功率测量转化为对有效值电压的测量。
传统的射频功率计或射频检测系统的电路复杂，集成度很低。最近，美国ADI公司相继推出AD8361、AD8362和AD8318型全集成化的单片射频真有效值功率测量系统，不仅能精确测量射频(RF)功率，还可测量中频(IF)、低频(LF)功率。
AD8318是采用将晶片绝缘硅与超高速互补双极型相结合的高速硅锗制造工艺而制成的单片射频功率测量系统。其内部解调式对数放大器的输出电压与被测功率成正比，能精确测量1MHz~8GHz的射频功率。适合测量于机和无线LAN基站的无线输出功率。AD8318不仅远优于传统的产品，而且比模块式测量系统具有更高的性价比，比采用二极管检测功率法的精度更高。AD8318集高精度、低噪声、宽动态范围等优点于一身。AD8318在高达5.8GHz的输入频率下，测量精度优于±ldB，动态范围是55dB;在8GHz时精度优于±3dB，动态范围超过58dB。而输出噪声仅为
它采用对数放大检测功率法，对数斜率的额定值为一25mV/dB，并可通过改变UOUT、USET引脚之间反馈电压的比例系数来进行凋整。在从IN+端输入信号时，截距功率电平为一25dB。AD8318的典型应用电路如图6所示。
AD8318是专为测量高达8 GHz的射频功率而设计的，因此保持IN+、IN一引脚之间及各功能单元电路的绝缘性至关重要。AD8318的正电源端UPSI、UPS0必须接相同的电压，由UPSI端为输入电路提供偏置电压，由UPSO端为UOUT端的低噪声输出驱动器提供偏置电压。AD8318内部还有一些独立的公共地。CMOP被用作输出驱动器的公共地。所有公共地应接到低阻抗的印制扳地线区。允许电源电压范围是4.5~5.5V。C3~C6为电源退耦电容，应尽量靠近电源引脚和地。
AD8318采用交流耦合、单端输入方式。当输入信号频率为lMHz~8GHz时，接在IN+、IN一端的耦合电容(C1、C2)可采用0402规格的 lnF表面封装式瓷片电容，耦合电容应靠近IN+、IN-引脚。外部分流电阻R1(52.3Ω)与IN+端相配合，可提供一个具有足够带宽的50Ω匹配阻抗。AD8318的输出电压可直接送给数字电压表(DVM)，亦可送至带A/D转换器的单片机(μC)。
4结语
本文详细介绍了常用的4种功率测量方法，并提供了直流功率测量系统和射频功率测量系统的设计方案。
5常见家用电器电功率
空调 1500W
微波炉1000W 左右
电炉一般大于1000W
电热水器一般大于1000W
吸尘器800W
电吹风500W
电熨斗500W
洗衣机小于500W
电视机200W
电脑200W
抽油烟机140W
电冰箱100W
电扇100W
手电筒0.5W
计算器0.5mW
电子表0.01mW
概念
核功率测量简介
