Bài gia Đo lường điện - Bài 9: Đo công suất - Mai Quốc Khánh

© Mai Quốc Khánh - 04/2010 1/53
Bài 9
Đo công suất
Mai Quốc Khánh
Khoa Vô tuyến điện tử
Học viện KTQS
Môn học: Đo lường điện
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 2/53
Nội dung
 Phần I: Khái niệm chung
 Phần II: Các phương pháp đo
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 3/53
PhÇn I
Kh¸i niÖm chung
 Phép đo công suất
 Các đơn vị đo công suất
 Các loại công suất
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 4/53
Phép đo công suất
 Công suất là một trong những tham số quan 
trọng cần đo trong các thiết bị thu phát thông 
tin, đài điều khiển tên lửa, trạm ra đa, động cơ 
và máy phát điện, máy phát tín hiệu đo lường
 Phạm vi đo rộng: 
 từ 10-18 W đến 109 W 
 Mỗi đối tượng đo có thành phần công suất đặc 
trưng xác định
Đo CS hệ thống phát truyền hình 
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
 Công suất quá thấp
– Tín hiệu sẽ bị che lấp bởi tạp âm
Tầm quan trọng của các mức công suất
 Công suất quá cao
– Dễ gây ra méo phi 
tuyến
– Tăng độ phức tạp 
thiết kế, giá thành 
thiết bị, giảm độ tin 
cậy
– Hoặc thậm chí xấu hơn!
RL 0.0 dBm
ATTEN 10 dB
10 dB / DIV
START 150 MHz STOP 1.150 GHz
RB 3.00 MHz VB 300 kHz ST 13.89 msec 
 Các thiết bị RF và viba thường 
làm việc ở gần c/s giới hạn, 
nguy cơ hỏng hóc cao đo c/s 
là rất cần thiết
 Mức c/s ra là một chỉ tiêu quan 
trọng trong thiết kế và đánh giá 
chất lượng hoạt động của các 
hệ thống.
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
 Đơn vị c/s - Oát (W) 
1W = 1 joule/sec
 Oát là một đơn vị cơ bản trong hệ SI: 
1 volt = 1 W/A
 Thường dùng số đo c/s tương đối biểu diễn theo dB: 
P(dB) = 10 log(P/Pref)
Dễ biểu diễn bằng số: VD +63 dB ÷ -153 dB thay cho 2 
× 10+6 ÷ 0.5 × 10-15
Dễ biểu diễn tăng ích - suy giảm của các hệ thống ghép 
tầng: thay phép nhân (W) = phép cộng - trừ số (dB)
 Số đo công suất tuyệt đối được biểu diễn theo dBm: 
P(dBm) = 10 log(P/1 mW)
Các đơn vị đo công suất
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất: P = (V)(I)
Biên độ
t
P
I
V
I
RV
+
-
Thành phần công suất một chiều DCThành phần công suất xoay chiều AC
 Với 1 tải tùy ý 
P = UI cosφ
 Với 1 tải thuần trở
P = UI
 Định nghĩa c/s: năng 
lượng truyền trong 
một đơn vị thời gian 
được lấy trung bình 
qua nhiều chu kỳ tín 
hiệu
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Phép đo công suất ở các tần số khác nhau
 DC
 Tần số thấp (<100 KHz)
 Tần số cao (> 1GHz)
VInc
VR
Z
S
Z
O
RL
V
RL
V RL
-
+ ±
Z
S
Z
S
I
I
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Phép đo công suất ở các tần số khác nhau
 DC: đo trực tiếp U và I P = U.I
 Tần số < 100 KHz: đo trực tiếp U và I P = U.I
 Tần số = vài chục MHz ÷ vài trăm MHz: Đo trực tiếp P tính 
ra U và I. 
Mặc dù vẫn có thể đo U và I, nhưng phép đo trực tiếp P 
có ĐCX cao hơn và dễ thực hiện hơn. 
 Tần số tới 1 GHz (dải RF và vi ba): đo trực tiếp P tính ra U 
và I. 
 P duy trì không đổi, trong khi U và I có thể thay đổi theo 
vị trí trên đường truyền dẫn không tổn hao
 Xác định U và I trong đường truyền dẫn sóng là khó 
khăn. Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Các loại công suất
 Công suất trung bình
(Average Power)
 Công suất xung
(Pulse Power)
 Công suất đường bao đỉnh
(Peak Envelope Power) 
Tín hiệu RF liên tục
Tín hiệu RF 
dạng xung
Tín hiệu xung 
Gauss
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất trung bình 
(Average Power)
thời gian
Lấy trung bình qua một vài chu kỳ điều chế
Lấy trung bình qua nhiều xung thu được
 Thông dụng vì thiết 
bị đo thuận tiện về 
thiết bị đo và độ 
chính xác cao; 
 Biết c/s trung bình 
 có thể suy ra c/s 
xung và c/s đường 
bao đỉnh (nếu biết 
dạng sóng)
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất xung 
(Pulse Power)
 Phân tích toàn bộ đường bao điều chế 
Biên độ đỉnh xung
Risetime Falltime
C/S trung bình
Biên độ đáy xung
Khoảng lặp lại của xung
Offtime
Độ rộng 
xung
C/S đỉnh
τ
điểm 50% 
của biên độ
Overshoot
điểm 10% 
của biên độ
điểm 90% 
của biên độ
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất xung (tiếp theo)
 Nếu một bộ KĐ đang hoạt động gần mức đầu vào cực đại, 
c/s trung bình là chưa đủ thể hiện cần biết lượng vượt 
quá (overshoot) ở sườn lên của xung cần đo c/s xung để 
có được đặc tính dạng sóng đầy đủ.
 Khi đo c/s xung, chỉ quan tâm tới công suất trong mỗi xung. 
Việc lấy trung bình chỉ thực hiện qua độ rộng của xung đó, 
(không lấy trung bình qua nhiều lần lặp lại của xung)
 Giá trị c/s xung cung cấp nhiều tham số của một tín hiệu 
xung. Các phép đo này có thể thực hiện bằng cách dùng 
máy phân tích c/s đỉnh (peak power analyzer), thiết bị có 
thể tìm ra các đặc trưng thống kê của đường bao với đầu ra 
dạng oscillscope. Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất xung (tiếp theo)
 Đo c/s xung không phải là đo c/s đỉnh của xung, mà lấy 
trung bình những biến đổi bất thường trên đỉnh xung.
 Về toán học, c/s xung được tính theo:
τ
τ
= ∫
0
1
( ) ( )xgP u t i t dt khó đo ở RF
• Thông thường, c/s xung được định nghĩa: 
τ
=
.
tb
xg
P
P
f
Ptb – chỉ số trên máy đo C/S trung bình; f – tần số lặp lại của 
xung; τ - độ rộng của xung tính theo mức 0,5 chiều cao đỉnh xung
 Dễ đo hơn ở RF
 Đo C/S trung bình, 
từ đó tính ra c/s xung
(1)
(2)
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Xung Gauss và các loại c/s khác nhau 
Công suất đường bao đỉnh 
(Peak Envelope Power)
C/S đường 
bao đỉnh
Pxg tính theo (2)
Pxg tính theo (1)
điểm 50% 
của biên độ c/s tức thời ở t = t1
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
 Nhiều ứng dụng dùng xung Gauss thay cho xung 
chữ nhật nhằm tiết kiệm băng thông
 C/s xung chỉ đúng cho xung chữ nhật, không đúng 
với xung Gauss cần đo c/s đường bao đỉnh
 C/s đường bao đỉnh mô tả c/s đường bao cực đại 
của xung
 C/s đường bao được đo bằng cách lấy trung bình 
trong khoảng thời gian rất nhỏ hơn 1/ fm
Với fm là thành phần tần số cao nhất của dạng sóng điều chế. 
Thời gian lấy trung bình phải << so với chu kỳ của tần số điều 
chế cao nhất, và >> chu kỳ RF
Công suất đường bao đỉnh 
(Peak Envelope Power)
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
 Hiển thị liên tục c/s đường bao trên một máy hiện 
sóng (dùng một bộ tách sóng có điện áp ra ~ công 
suất RF đầu vào) 
 Máy phân tích c/s đỉnh 
 Cho biết hồ sơ của dạng xung 
 C/s đường bao đỉnh là giá trị cực đại của c/s đường 
bao
 Khi các xung chữ nhật là hoàn hảo c/s đường bao 
đỉnh = c/s xung máy phân tích c/s đỉnh có thể 
dùng để lấy đặc tính đầy đủ của dạng sóng này
Công suất đường bao đỉnh 
(Peak Envelope Power)
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Tóm tắt về các số đo công suất
Đối với một tín hiệu liên tục:
c/s trung bình = c/s xung = c/s đường bao đỉnh
Thường đo c/s trung bình vì thiết bị đo dễ sử 
dụng; độ chính xác cao; các chỉ tiêu kỹ thuật 
có thể theo dõi được 
Thông thường, c/s xung và c/s đường bao 
đỉnh có thể được tính ra từ c/s trung bình
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 19/53
Đo c«ng suÊt ë tÇn sè cao
 Đặc điểm của phép đo công suất ở tần số cao:
Phép đo được tiến hành thông qua biến đổi công suất 
về một đại lượng trung gian rồi đo đại lượng đó
 C¸c ph­¬ng ph¸p ®o c«ng suÊt ë tÇn sè cao:
 BiÕn ®æi c«ng suÊt vÒ nhiÖt l­îng
 BiÕn ®æi c«ng suÊt vÒ quang n¨ng
 §o c«ng suÊt dïng chuyÓn ®æi Hall
 §o c«ng suÊt b»ng c¸ch ®o ®iÖn ¸p trªn t¶i thuÇn trë 
 §o c«ng suÊt dïng ®iÖn trë nhiÖt
 §o c«ng suÊt dùa trªn t¸c ®éng c¬ häc cña sãng ®iÖn tõ
 Ph­¬ng tiÖn ®o c«ng suÊt gäi lµ o¸t mÐtBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 20/53
Khái niệm đo công suất hấp thụ
 §o c«ng suÊt tiªu t¸n trªn t¶i hßa hîp cña 
chÝnh ph­¬ng tiÖn ®o
 HÊp thô toµn bé c«ng suÊt cña nguån ph¸t khi 
nguån ph¸t ®ó kh«ng m¾c t¶i ngoµi
Nguồn 
công suất 
cần đo
Tải 
hấp thụ
Biến đổi 
năng lượng
Thiết bị 
chỉ thị
Dây 
truyền
Oát métBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 21/53
Khái niệm đo công suất truyền thông
 §o c«ng suÊt truyÒn theo ®­êng truyÒn tíi t¶i 
 ChØ hÊp thô mét phÇn n¨ng l­îng cña nguån 
ph¸t, phÇn lín n¨ng l­îng vÉn truyÒn tíi t¶i thùc
Bộ phận ghép Radar System
Nguồn 
công suất 
cần đo
Tải 
hấp thụ
Biến đổi 
năng
lượng
Thiết bị 
chỉ thị
Dây truyền
sóng
Oát mét
Bộ 
phận
ghép
Tải 
thực
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 22/53
PhÇn II
C¸c ph­¬ng ph¸p ®o c«ng suÊt
2.1 Ph­¬ng ph¸p nhiÖt l­îng mét
2.2 Ph­¬ng ph¸p ®o c­êng ®é ¸nh s¸ng
2.3 Phương pháp dïng chuyÓn ®æi Hall
2.4 Ph­¬ng ph¸p ®o ®iÖn ¸p trªn t¶i thuÇn trë
2.5 Phương pháp dùa trªn t¸c ®éng c¬ häc cña sãng 
®iÖn tõ 
2.6 Phương pháp dùng dïng cảm biến c«ng suÊt
Bộ
 m
ô
LT
M
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 23/53
2.1 Ph­¬ng ph¸p nhiÖt l­îng mÐt
 Đo công suất hấp thụ
 Còn gọi là phương pháp Calo 
 Dùng để đo công suất siêu cao tần với độ 
chính xác cao, phạm vi đo từ 5 W đến 1000 W
 Nguyên tắc: biến đổi năng lượng điện từ về 
dạng nhiệt năng (trên điện trở hay vật liệu 
cách điện có tổn hao)
 Phương pháp nhiệt lượng là cơ sở để chế tạo 
oát mét nhiệt lượng (còn gọi là calorimet) Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 24/53
Ph­¬ng ph¸p nhiÖt l­îng mÐt
 C¸c thµnh phÇn cña nhiÖt l­îng mÐt:
 Nguån n­íc t¹o ra dßng n­íc ch¶y qua phÇn tö nung 
(t¶i hÊp thô cña nguån c«ng suÊt cÇn ®o)
 ThiÕt bÞ ®o hiÖu nhiÖt ®é vµ l­u tèc n­íc
 Hai cÆp nhiÖt dïng ®Ó ®o hiÖu nhiÖt ®é
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 25/53
Ph­¬ng ph¸p nhiÖt l­îng mÐt
0
0. 4,17 .
0,24
V TP v T
t
= =
∆
∆ 
 NhiÖt l­îng Q táa ra n­íc:
Q = V (T2o – T1o) = V. ∆To
V - thÓ tÝch n­íc ch¶y qua phÇn tö nung 
∆To - hiÖu nhiÖt ®é cña n­íc ch¶y ra vµ ch¶y vµo
 Theo ®Þnh luËt Jule-Lens: nhiÖt l­îng táa ra tõ phÇn tö 
nung cã ®iÖn trë R do dßng ®iÖn I ch¹y qua trong thêi 
gian t:
Q = 0,24 I2.R.t = 0,24 P.t
P - c«ng suÊt cÇn ®o
 Suy ra:
víi v = V/t lµ l­u tèc n­ícBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 26/53
Ph­¬ng ph¸p nhiÖt l­îng mÐt
 NÕu gi÷ v = const c«ng suÊt cÇn ®o ®­îc x¸c ®Þnh 
trùc tiÕp th«ng qua hiÖu hai nhiÖt ®é ∆To có thể
kh¾c ®é trùc tiÕp thang ®o cña microampemÐt theo gi¸ 
trÞ c«ng suÊt
 Sai sè g©y ra do nh÷ng nguyªn nh©n sau:
 Do mÊt æn ®Þnh l­u tèc n­íc
 Do sai sè cña phÐp ®o hiÖu nhiÖt ®é
 Do kh«ng phèi hîp trë kh¸ng gi÷a nguån c«ng suÊt 
vµ vËt nung
 Do truyÒn nhiÖt ra m«i tr­êng xung quanh
Sai sè tæng céng cña o¸t mÐt kho¶ng 5 - 10%Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 27/53
Ph­¬ng 
ph¸p nhiÖt 
l­îng mÐt
Ph­¬ng ph¸p nhiÖt l­îng mÐt thực hiện trong thùc tÕBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 28/53
2.1 Ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øng Hall
 Bé chuyÓn ®æi Hall: 
B¶n b¸n dÉn ®¬n tinh thÓ 
(germani hoÆc silic)
 2 cÆp cùc:
 CÆp dßng (D-D) ®­îc 
cÊp dßng mét chiÒu 
hoÆc xoay chiÒu
 CÆp ¸p (H-H): cho ra 
®iÖn ¸p tû lÖ víi tÝch 
cña dßng ®iÖn vµ tõ 
c¶m t¸c ®éng vu«ng 
gãc lªn bÒ mÆt cña b¶n 
b¸n dÉn tinh thÓ
D D
H
H
EH
i
VD: bé chuyÓn ®æi Hall 1 chiÒu
§iÖn ¸p
Dßng ®iÖn
Hall-Effect Sensor 
Bản bán 
dẫn đơn 
tinh thể
Bộ
m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 29/53
Ph­¬ng ph¸p sö 
dông hiÖu øng Hall
 Khi trªn b¶n b¸n dÉn cã t¸c 
®éng cña tõ tr­êng trªn cÆp 
¸p H-H xuÊt hiÖn suất ®iÖn 
®éng Hall
eH = KH.B.i
víi KH - hÖ sè phô thuéc vµo vËt liÖu, 
kÝch th­íc, h×nh d¹ng cña tÊm b¸n 
dÉn vµ nhiÖt m«i tr­êng
 B là tõ c¶m cña cuén d©y
B = Ki.iL = Ku.uL
víi Ki vµ Ku - c¸c hÖ sè tû lÖ
 Do vËy
eH = KH.Ki.iL.i = KH .Ku.uL.i
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 30/53
Ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øng Hall
 Trong m¹ch ®iÖn mét chiÒu, nÕu:
 §iÖn ¸p trªn t¶i Ut cÊp cho L
 Dßng ®iÖn qua t¶i It cÊp cho D-D
th× søc ®iÖn ®éng Hall: eH = KHKUPt
 Trong m¹ch ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin, nÕu:
 §iÖn ¸p trªn t¶i Ut(t) = Um sin ωt cÊp cho L
 Dßng ®iÖn qua t¶i It(t) = Im sin (ωt - ϕ) cÊp cho D-D
(®iÖn ¸p trªn t¶i vµ dßng ®iÖn qua t¶i lÖch pha nhau mét gãc ϕ)
th× søc ®iÖn ®éng Hall:
eH = KH KU Um Im sin ωt. sin (ωt - ϕ) 
= KH KU U.I cos ϕ - KH KU UI cos (2ωt - ϕ)Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 31/53
Ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øng Hall
 M¾c CC§ tõ ®iÖn vµo hai cùc ¸p H-H chØ sè cña 
CC§ sÏ tû lÖ víi c«ng suÊt trung b×nh trong m¹ch dßng 
xoay chiÒu có thể khắc độ trực tiÕp thang ®o cña 
dông cô tõ ®iÖn theo ®¬n vÞ c«ng suÊt.
S¬ ®å víi uL~ It vµ i ~ UtBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 32/53
Ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øng Hall
S¬ ®å o¸t mÐt ®o c«ng suÊt ë ©m 
tÇn (®Õn 20 KHz): R1 – bï tÇn sè, 
L2 – bï mÐo pha; R2 – c©n b»ng 
®iÖn thÕ c¸c cùc khi ch­a cã t¸c 
dông cña tr­êng ®iÖn tõ
 Mét sè s¬ ®å o¸t mÐt víi BB§ Hall sö dông trong thùc tÕ
S¬ ®å o¸t mÐt ®o c«ng suÊt ë 
cao tÇn (®Õn 20 KHz): R1, C1–
bï tÇn sè, cuén L1 cã lâi cã 
phÈm chÊt cao
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 33/53
Ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øng Hall
 §Æc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p sö dông hiÖu øng Hall:
 ­u ®iÓm: KÝch th­íc nhá; hÇu nh­ kh«ng cã qu¸n 
tÝnh (®o nhanh); d¶i tÇn réng (®o tíi tÇn sè siªu cao ≥ 
4000 MHz) 
 Nh­îc ®iÓm: søc ®iÖn ®éng Hall phô thuéc m¹nh vµo 
nhiÖt ®é bªn ngoµi
 Sai sè (nhá nhÊt kho¶ng 0.5%)
 Do cÊu t¹o m¹ch ®o
 Do biÕn thiªn nhiÖt ®é m«i tr­êng xung quanh
 Do biÕn thiªn tÇn sè cña nguån ®o c«ng suÊt
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 34/53
2.3 Ph­¬ng ph¸p ®o c­êng ®é ¸nh s¸ng
 Nguyªn t¾c: biÕn ®æi ®iÖn n¨ng thµnh quang n¨ng ®Ó 
®o c«ng suÊt
 D¶i tÇn ®o: tíi sãng dm
 D¶i ®o: tíi 20W
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 35/53
2.4 Phương pháp đo điện áp 
trên tải thuần trở
Nguyªn t¾c: ®o c«ng suÊt b»ng c¸ch ®o ®iÖn 
¸p trªn t¶i thuÇn trë cã gi¸ trÞ ®· biÕt tr­íc
ChÕ t¹o o¸t mÐt t¸ch sãng ®o c«ng suÊt hÊp 
thô ë tÇn sè cao, tíi 1000 MHz
T¶i mÉu lµ ®iÖn trë bÒ mÆt hoÆc d¹ng khèi cã 
cÊu tróc ®Æc biÖt. 
Cßn gäi lµ ph­¬ng ph¸p v«n mÐt
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 36/53
Phương pháp đo điện áp 
trên tải thuần trở
 T¶i mÉu:®iÖn trë bÒ mÆt 
hoÆc d¹ng khèi cã cÊu 
tróc ®Æc biÖt: h×nh trô lâi 
b»ng gèm, trªn phñ mét 
líp than ch× ®Æc biÖt; 
mµn ch¾n phèi hîp 
n»m däc theo chiÒu dµi 
cña phÇn ®iÖn trë, cã 
®­êng kÝnh biÕn thiªn 
theo hµm mò
 ThiÕt kÕ ®¶m b¶o phèi 
hîp trë kh¸ng tèt nhÊt
V
R§o
Rt¶i
Tíi c¸p 
®ång 
trôc 
V«n mÐt 
t¸ch sãng 
biªn ®é
O¸t mÐt t¸ch sãng
§Çu c¾m 
cao tÇn 
Mµn ch¾n 
phèi hîp 
Oát mét tách sóng 
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 37/53
Phương pháp đo điện áp 
trên tải thuần trở
 Khi cã phèi hîp trë kh¸ng: = = = =
22
. .
2
m
t t t
UU U
P U I U
R R R
 Quan hệ giữa điện áp đo được trên vôn mét tách sóng 
và điện áp trên tải
 Như vậy, công suất trên tải được xác định qua Uđo như 
sau
= ⇔ =®o®o m ®o
®o
t
m
t
R R
U U U U
R R
 Kh¾c ®é thang ®o v«n mÐt theo ®¬n vÞ c«ng suÊt.
 
= = ⇔ = 
 
2
2t
®o ®o2
®o ®o
2
R1
U
2 2 2R
m t
t t
U R
P U P
R R R
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 38/53
Phương pháp đo điện áp 
trên tải thuần trở
 Sai sè: 
 Do kÐm phèi hîp trë kh¸ng
 Sai sè cña ®iÖn trë t¶i
 Sai sè cña v«n mÐt
Sai sè tæng céng ≤ 20% 
 D¶i ®o ®­îc lªn tíi hµng chôc ngh×n W 
 D¶i tÇn tíi hµng ngh×n MHz
Oát mét tách sóng 
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 39/53
2.5 Ph­¬ng ph¸p dùa trªn t¸c ®éng 
c¬ häc cña sãng ®iÖn tõ
 Nguyªn t¾c: ®o c«ng suÊt th«ng qua ®o ¸p suÊt cña 
sãng ®iÖn tõ t¸c ®éng lªn bÒ mÆt cña èng dÉn sãng khi 
lan truyÒn 
 Theo lý thuyÕt tr­êng ®iÖn tõ:
 Sãng ®iÖn tõ lan truyÒn trong èng dÉn sãng cã thiÕt 
diÖn h×nh ch÷ nhËt g©y ra mét ¸p suÊt kh«ng ®æi trªn 
thµnh hÑp vµ biÕn ®æi theo quy luËt h×nh sin trªn 
thµnh réng cña èng. 
 ThiÕt diÖn èng cµng nhá c­êng ®é sãng ®iÖn tõ cµng 
t¨ng vµ ¸p suÊt trªn thµnh èng cµng lín. 
 TrÞ sè cña ¸p suÊt nµy rÊt nhá, th­êng kh«ng lín h¬n 
10-12 N/m2.Bộ
m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 40/53
Ph­¬ng ph¸p dùa trªn t¸c ®éng 
c¬ häc cña sãng ®iÖn tõ
 §Æt 1 l¸ thÐp máng ®µn håi trªn thµnh hÑp cña èng
dÉn sãng, g¾n chuyÓn ®æi ¸p ®iÖn hay ®iÖn dung 
tÝn hiÖu lÊy tõ ®Çu ra cña c¸c chuyÓn ®æi nµy tû lÖ víi
¸p suÊt (hay c«ng suÊt cao tÇn)
 §o c«ng suÊt truyÒn th«ng.
 ­u ®iÓm:
 D¶i ®o réng (víi trÞ sè tõ hµng
chôc mW ®Õn hµng tr¨m KW),
 Tæn hao c«ng suÊt nhá, qu¸n tÝnh
nhá vµ Ýt bÞ qu¸ t¶i.
 Nh­îc ®iÓm:
 Cã sai sè do mÊt phèi hîp trë
kh¸ng
 RÊt nh¹y c¶m víi rung xãc c¬ häcBộ
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
2.6 Phương pháp dùng cảm biến công suất
DC thay thế 
hoặc tương 
đương ở tần 
số thấp
Công suất RF 
được hấp thụ bởi 
bộ cảm biến Cảm biến 
công suất
Máy đo
công suất
Hiển thị
Thermistor
Diode Detector
Thermocouple
Các loại cảm biến công suất
Điện trở nhiệt
Cặp nhiệt
Tách sóng điốt
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Điện trở nhiệt (Thermistor)
Các đặc tuyến của một phần tử thermistor điển hình
• Thermistor biÕn ®æi n¨ng l­îng siªu cao 
tÇn thµnh sù thay ®æi ®iÖn trë (cã hÖ sè 
N§T < 0)
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
 Mạch cầu tự cân bằng với điện trở nhiệt
Thermistor
Cầu đo c/s bằng điện trở nhiệt
Thiên áp
Công suất RF
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
44
Máy đo công suất với điện trở nhiệt
 Máy đo công suất có cầu điện trở nhiệt
Thermistor 
được đặt 
trong bộ cảm 
biến, không 
đặt trong máy 
đo
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
 Cấu tạo vật lý của cặp nhiệt
Các Ion liên kết
Các điện tử khuếch tán
Điện trường
Cặp nhiệt (Thermocouple)
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
 Nguyên tắc hoạt động của cặp nhiệt
V h
Kim loại 1
Kim loại 2
- +V 1
- +V 2
-
+
1 2hV = V + V - V0
Tiếp giáp
nóng
Tiếp giáp 
lạnh
Cặp nhiệt (Thermocouple)
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
 Thực hiện cặp nhiệt
RF Input
Thin-Film
Resistor
n - Type
Silicon
hot junction
hot
cold
Tiếp giáp 
lạnh
Thin-Film
Resistor
To dc Voltmeter
C c
C b
n - Type
Silicon
gold leads gold leads
RF power
Thermocouples
Mạch đo c/s với cặp nhiệt
Bộ
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Vùng bình phương của 
cảm biến đi ốt
0.01 mW
-70 dBm
VO (log)
Vùng tuyến tính
[W]
0.1 nW
-20 dBm
Vo∝ PIN
PIN
Sàn lỗi
(Noise Floor)
Tách sóng điốt (Diod Detector)
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
 Hoạt động của bộ tách sóng đi ốt?
V s V o
+
-
Bộ tách sóng đi ốt (Diod Detector)
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Đo c/s với cảm biến dùng 
tách sóng điot
Cảm biến điốt
Chopper
Tách 
sóng điốt
Máy đo C/STách sóng
đồng bộ
Lọc thông 
thấp ADCHạn chế
Lọc băng 
thông
Tạo xung 
vuông
Bộ vi xử lý
RF ACDC
220 Hz
DAC
AUTOZERO
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Sai số đo công suất dùng cảm biến 
 Sai số do phối hợp trở kháng không tốt giữa nguồn 
công suất và thiết bị cảm biến công suất 
 Sai số của thiết bị cảm biến công suất
 Sai số của máy đo công suất
Không phối 
hợp trở kháng
Cảm biến
Máy đo
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010
Sai số do không phối hợp trở kháng
Nguồn tín hiệu
Tổn hao của cảm biến (ví dụ: 
tổn hao dưới dạng nhiệt) 
Tín hiệu DC
Cảm biến công suất
Máy đo 
công 
suấtPphản xạ
Phần tử
P
tới Phấp thụ
 Khi đo c/s, trở kháng của cảm biến c/s càng gần trở 
kháng tải càng tốt
 Khi mất phối hợp trở kháng, một phần của c/s nguồn 
sẽ không tới được phần tử cảm biến, Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 53/53
CẢM ƠN
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L