1.1研究目的及意义

微波技术是一门比较成熟并且应用范围极为广泛的技术，在很多领域得到广泛的应用，比如通信、雷达、电子信息对抗、电子导航、微波接收机和发射机等。微波技术已经渗透到了人们生产生活的各个领域，不但提高了社会的生产力，还给我们的生活带来了极大的便利。正是由于微波技术的重要性以及其广阔的市场应用，微波技术得到了迅速地发展。随着社会的发展，在人们生产生活的许多领域，对微波功率检测系统提出了新的要求。基于微波功率传感器的微波功率检测系统是最常用的微波功率检测仪器。如果没有合理的微波功率检测系统，微波功率传感器的应用将受到很大的限制。基于微波功率传感器的、便携式、仪表显示的微波检测系统不仅具有高灵敏度，宽频带以及与MMIC标准制造工艺兼容等优点，还能够在室外环境下采集各种微波功率信号，给生产和生活提供极大便利，因此基于微波功率传感器的、便携式、仪表显示的微波功率检测系统在实际应用方面有着重大的意义。

1.2 国内外研究现状

随着生产工艺的不断进步和设计理论的不断创新，使得测量仪器不断向小型化、便携化、智能化、虚拟化的方向发展。而促使射频功率测量仪器发生巨大变化的主要是微波功率传感技术的不断改进，总线技术的不断革新，以及虚拟仪器概念的提出。这些技术共同促使微波功率计将向着虚拟化、自动化、小型化、低功耗、宽频带、高精度、高效率、大动态范围的方向发展。

自1967年 A.Y.Rumfeld 等人发表了一篇全面阐述射频微波功率问题的评述论文以来，微波功率测量技术已经有了许多新的进展。在国外，微波功率计研究主要是安捷伦在技术上处于领先地位。其微波功率计有多种型号，覆盖各个频率范围，其E4419B射频/微波功率计，其频率范围为100KHz～50GHz和75GHz～110GHz，功率范围为-70dBm～ 44dBm(100pW-25W)，绝对精度为±0.02dB(对数)。另外波顿公司也有成熟的产品。

目前国内很多科研院所也展开了相关的研究工作，其中包括中国电子科技集团公司第四十一研究所、电子科技大学、东南大学等。由中国电子科技集团第四十一所研制的晶体二极管检波器已广泛应用于平均功率、峰值功率的测量，其中测量频率从 10MHz覆盖到 170GHz，并且单个检波器的动态范围高达 87dB（-67dBm～ 20dBm）；而电子科技大学则主要对 Ka、Ku 波段的功率传感器技术进行深入的分析和研究同时也获取了一定成果；东南大学主要侧重于对基于 MEMS 的微波功率传感器进行研究。

2. 研究的基本内容与方案

微波功率不能直接测量，要通过微波效应来进行间接测量，即通过微波的电场、磁场、功率或能量对某些材料或器件作用产生的效应，将微波转换成可测的物理量，通过检测这些可测的物理量换算出微波功率。例如热电偶和热敏电阻利用微波信号的热效应将微波功率转换为电流，通过检测电流变化可以测量微波信号功率。二极管检波器将微波信号直接转换为具有平方律特性的电流信号，通过测量二极管输出电流大小来检测微波信号的功率。

本毕设需要设计一个低成本的微波功率检波器，实现在50MHz—3GHz频率范围内的微波信号功率测量，要求具有足够的测量精度和动态范围。

根据微波功率计在信号传输线路中的接法不同，可分为吸收式和通过式两种。吸收式功率计的结构如图1所示，其基本部件包括接收变换器和包含测量装置及读数装置的测量部分。在接收变换器中微波电磁振荡能量被变换成热能机械能或变换成易于进一步变换并用低频装置加以测量的电信号。

图1 吸收式功率计结构图