正确理解射频仪器的电平值，设置值与测量值不符怎么办？

射频仪器上的电平，即信号的幅度，表征信号的功率、电压幅度大小的量值。发生电平设置值与测量值对不上的情况怎么办？本文详细解释信号源、频谱仪和接收机、功率计、示波器上的电平数值的确切定义，避免错误的设置或误解。

在射频微波领域的应用，通常仪器阻抗为50Ω，无论是信号源还是测量接收设备，电平值通常默认对应阻抗匹配50Ω。对于一些低频和音频应用，仪器阻抗可能是低阻或高阻，例如，音频源5Ω，音频分析600Ω和1MΩ，电压表和示波器1MΩ等等，在低频测试时，要知晓所使用的仪器内阻值，必要时按照串联电阻分压计算，否则，信号源电平设置值与接收测量值可能不符。

信号发生器的电平:

• Level默认设置是载波信号的平均有效功率。

• PEP是峰值包络功率，是在信号幅度*大的时刻，1个载波周期内的RMS电压，在信号源标称阻抗上的功率。

• 默认电平单位是功率dBm，可设置电压单位dBμV或线性电压

• dBm的定义是10lg(P/1mW)。
  

• 0dBm = 107dBμV = 1mW，50Ω阻抗。

• dBμV的定义是20lg(U/1μV)。
  

• 0dBμV = 1μV。
  

• 当设置电压单位时，可以设置是否显示开路电压值EMF，EMF开路电压值是50Ω匹配负载电压的2倍（6dB）。

• 对于一些特定的调制信号类型，特别是时分TDD信号，需要预先设置功率定义模式，也就是功率定义的时间范围。

• 例如5G NR，Level的数值可以设置为：总的平均功率 / 激活子帧内平均功率 / 恒定功率密度 / 突发脉冲功率：
  

频谱仪的电平数值可以在多种功能状态下获取：

• 基础频谱上的光标Marker电平读数：光标位置对应频率点一个RBW之内的功率值。

• 频谱上的噪声光标Noise Marker电平读数：光标位置对应频率点左右几个频点功率平均值归一化到1Hz的功率谱密度。
  

• 信道功率读数：检波器必须RMS，信道功率是信道带宽之内，信号的平均功率值；通过Trigger - Gate设置，测量突发脉冲内的平均功率。
  

• 时域功率读数：建议采样值检波器，RMS对应测量时间内的总平均功率，peak值对应测量时间内的PEP峰值包络功率值。
  

• 信号统计读数：平均功率，PEP峰值包络功率值和峰均比；可以设置Trigger - gate，统计突发脉冲内的功率。
  

• 信号解调功能选件中的功率读数：默认表示对应上下行脉冲内的平均功率。

频谱仪接收机的电平单位：

• 频谱仪和测量接收机默认电平单位是功率dBm，可设置其它如电压单位dBμV或线性电压V，电流单位dBμA或线性电流A等。

• 功率谱密度的单位dBm/Hz。

• EMI接收机默认电平单位是电压dBμV，也可设置为功率或电流单位。

• 频谱仪和接收机内置转换因子功能，例如激活天线因子，电平值显示为场强dBμV/m。

功率计显示的电平值是信号在50Ω电阻上的功率值，默认单位dBm或线性功率W，一般可以自动计算显示电压dBμV或线性电压V。功率计的功率电平测量值，对应其工作频率范围内所有信号总功率。

功率传感器分为热电传感器和二极管传感器技术，二极管传感器又划分为通用型和宽带型，所有的传感器都适用于连续平均功率测量，通用型传感器另外可以分析时分TDD信号的时隙内功率，宽带型传感器可以分析脉冲曲线参数和信号统计分析(APD和CCDF)。

• 连续平均功率：测量工作频率范围内的平均功率。
  

• 时隙功率：TDD信号每个突发脉冲内的平均功率。
  

• 脉冲功率曲线分析：脉冲包络波形信号，测量显示信号的瞬时峰值包络功率和平均功率，还有脉宽周期等时间参数。

• 信号统计分析：平均功率，PEP峰值包络功率值和峰均比。

示波器纵轴显示信号波形的幅度，默认显示信号在示波器内阻上的电压值。示波器内阻有50Ω和1MΩ选择，1MΩ只能工作在几百MHz频率较低的范围。在高性能示波器如R&S RTP上，内阻只有50Ω一种设置。

电压波形：横轴时间，纵轴电压，可自动计算显示峰值和RMS值，在几百MHz频率较低的范围，内阻50Ω时测量值是1MΩ时的50%。

FFT：横轴频率，纵轴功率电平dBm，对应信号电压的RMS值的平方比内阻值。