由于傳輸線和接頭形式多種多樣，除了造成機(jī)械連接的復(fù)雜性之外，還引起電磁波傳輸?shù)碾姎庑阅艿牡淖兓?。電氣性能的變化對測量的影響，主要表現(xiàn)為電磁泄漏、阻抗失配引起的測量不確定度。

對于如此寬廣的量程和頻段，如此復(fù)雜的傳輸線和接頭形式，顯然需要采用不同的測量方法和測量設(shè)備，并為此而分別建立相應(yīng)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和器具。

1.2.2高頻和微波功率的測量方法和儀器

由于高頻和微波功率測量都是基于將高頻或微波能量轉(zhuǎn)換成熱、力、直流或低頻電量等能量形式然后加以測量的，所以一個(gè)功率測量儀器總是由感應(yīng)、吸收并實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換部分及相應(yīng)的指示器組成的，一般將功率測量儀器稱為功率計(jì)，將能量轉(zhuǎn)換部分稱為功率座、功率探頭或功率敏感器，將相應(yīng)的指示器稱為功率指示器。其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。

目前常見的功率計(jì)有以下幾種：

1）量熱計(jì)：量熱計(jì)是一種測量負(fù)載吸收功率后的溫度變化的儀器，根據(jù)直流功率和被測功率所引起溫度變化的不同得出被測功率的量值。根據(jù)吸收功率負(fù)載的不同分為流量熱計(jì)[9]和干式量熱計(jì)[10]。目前除了用于中、大功率測量的流量熱計(jì) ，量熱計(jì)很少用作商品功率計(jì)。很多國家功率基準(zhǔn)采用的是干式量熱計(jì)設(shè)計(jì)，功率范圍在毫瓦量級 。

2）測輻射熱計(jì)：測輻射熱計(jì)由使用測輻射熱元件座作為功率傳感器而得名。常用的測輻射熱元件有三種，鎮(zhèn)流電阻 、熱變電阻和熱敏電阻。測輻射熱計(jì)可以被看作是一種簡化的量熱計(jì)，測輻射熱元件在吸收高頻或微波功率導(dǎo)致的溫升下會發(fā)生電阻的變化，這一變化可以被功率指示器中的電橋檢測到。如采用平衡式電橋如惠斯通電橋和四線電阻電橋，則可以根據(jù)測輻射熱元件在吸收高頻或微波功率前后直流功率的變化量計(jì)算高頻或微波功率。目前常見的測輻射熱計(jì)是熱敏電阻功率計(jì)，一般只用于微量熱計(jì)式功率基準(zhǔn)和量值傳遞而很少用作商品功率計(jì)，功率測量范圍一般在（1~10）mW.

3）熱電式功率計(jì)：利用熱電效應(yīng)（塞貝克、珀耳帖和湯姆森效應(yīng)）測量功率的功率計(jì)被稱為熱電式功率計(jì)或熱電耦式功率計(jì)，根據(jù)熱電元件（熱電偶）位置的不同可以分為自熱式和他熱式兩種 。自熱式熱偶在測量溫度變化的同時(shí)，也是吸收高頻或微波功率的負(fù)載，靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間短，但反射系數(shù)較大，過載能力差，無法測量100 kHz以下的信號功率；他熱式熱偶則是緊靠在吸收負(fù)載后面測量負(fù)載的溫升，反射系數(shù)較小，過載能力強(qiáng)，可以測量直到直流的信號功率，但靈敏度低于自熱式，響應(yīng)時(shí)間也長[19]。熱電式功率計(jì)是最常用的一種商品功率計(jì)，功率測量范圍一般在-30dBm～20dBm.

4）二極管式功率計(jì)：利用二極管檢波方式測量功率的功率計(jì)被稱為二極管式功率計(jì)。早期使用的晶體二極管大多為點(diǎn)接觸二極管，由于結(jié)構(gòu)脆弱、一致性差、穩(wěn)定性不好的缺點(diǎn)，僅能作為相對電平的指示，而不能用作絕對功率測量。

隨著半導(dǎo)體工藝水平的提高，已研制成一種新型的晶體二極管—低勢壘肖特基二極管用于二極管式功率計(jì)，這種新型的面接觸低勢壘肖特基二極管具有良好的平方律特性[20]。為抑制諧波的影響，目前二極管式功率計(jì)均采用對偶二極管結(jié)構(gòu)，這種類似倍壓整流的結(jié)構(gòu)可以有效的抑制二次及更高的偶次諧波。而為了獲得更好的線性度和更寬的功率測量范圍，最新的二極管式功率計(jì)采用了二極管級聯(lián)、動(dòng)態(tài)通道切換和自動(dòng)修正技術(shù)。二極管式功率計(jì)也是一種最常用的商品功率計(jì)，功率測量范圍一般在-70dBm～20dBm.

5）其他功率計(jì)：還有一些利用其他物理效應(yīng)的功率計(jì)，如力學(xué)效應(yīng)功率計(jì)、霍爾效應(yīng)功率計(jì)、量子干涉效應(yīng)功率計(jì)和電子注式功率計(jì)，只是在很少的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行功率測量方法的探索性研究時(shí)研制過，由于使用條件太苛刻、測量準(zhǔn)確度較低或測量范圍太窄等原因，目前已經(jīng)不再使用。

描述商品功率計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)包括：功率量程、頻率范圍、功率傳感器的輸入反射系數(shù)、修正因子K等，其中K定義為

其中，Pm是功率指示器的示數(shù)，Pi是功率計(jì)的入射功率。

另外，有效效率ηeff和校準(zhǔn)因子Kb是專門描述測輻射熱計(jì)特性的量值，分別定義

為其中，Pb是測輻射熱計(jì)的直流替代功率，PL是測輻射熱計(jì)吸收的高頻和微波功率。

按基本測量原理，本文將高頻和微波功率計(jì)分為兩類：