二极管检波式USB微波功率计：兼容与精度提升的关键设计

本文主要探讨了USB总线微波功率计的设计，其目标是提升微波功率测量仪器的兼容性和电路结构的简洁性。该设计采用了二极管检波技术，结合高速USB总线和数字校准方法，以实现对微弱信号的高效检测和测量。设计的关键环节包括： 1. 微弱信号检测：微弱信号在微波频段中的功率测量是一项挑战，设计者着重于优化信号检测技术，确保在信号强度较低的情况下也能准确捕捉并转换。 2. 高速USB总线：USB总线作为通信接口，提供了即插即用和扩展性，使得设计的功率计可以轻松连接到各种设备，如Windows系统下的计算机和频谱仪，提高了设备的通用性。 3. 数字校准：为了保证测量精度，设计了数字校准补偿算法，通过对二极管检波特性的理解和应用，对测量结果进行校正，减少误差。 4. 探头设计：探头是功率计的核心部分，它采用双检波二极管，将微波信号转化为直流电压，再经过斩波、放大、滤波和A/D转换等步骤，所有操作由CPLD（复杂可编程逻辑器件）控制。 5. 硬件与软件配合：主机软件由NI-VISA底层驱动程序、USB控制器固件程序和LabWindows/CVI用户应用程序组成，负责设备管理、数据采集、校准补偿以及结果的显示和存储。 6. 温度补偿：考虑到环境因素对测量的影响，设计中还包括温度传感器，用于监测并补偿因温度变化引起的测量误差。 通过这些关键技术的集成，设计的USB总线微波功率计能够在-55 dBm至+20 dBm的功率范围内提供稳定和准确的测量，显著提升了微波功率测量的灵活性和效率，适用于无线通信系统、微波设备和器件的研发与测试。