功率有幾種類型，包括瞬時功率、平均功率、包絡功率和峰值功率等（參考圖 1)。在詳細了解每一種功率之前，我們首先來了解一下功率的基礎知識。
功率是能量傳輸的速率，測量單位為瓦（W）。一瓦等于一秒鐘內傳輸的一焦耳能量。
在直流（DC）中，功率是電壓和電流的乘積。在交流（AC）中也是如此，但是對于交流而言，電壓和電流的變化會導致瞬時功率發生變化。
信號發生器的輸出功率是指輸出的平均功率。要得到平均輸出功率，我們只需要將 P 曲線下的面積求積分，如圖 2所示。
關于 dB 和 dBm 的探討
如果沒有對 dB 標度進行探討，那么關于功率的討論就不能稱之為完整。dB 代表分貝， 用于表示對數標度的比率。將比率轉換為 dB 可以采用下面的公式：
其中，P0是參考功率電平，P是感興趣的功率電平。
如果 P0 是 1 mW，您將得到 dBm。換句話說，dBm 是取 1 mW 做基準值。
當我們要表達非常大或者非常小的值時，dB 和 dBm 非常 有用。例如，10,000,000,000 的比率可以表示為 100 dB，而 0.000 000 000 1 的 比率則可以表示為 -100 dB。
使用 dB 的另一個優勢是，它能夠讓您輕松計算總的系統增益或損耗。您只需對增益做加法，對損耗做減法即可。這樣做非常方便，特別是當您的射頻系統中有多級放大器和衰減器時。
平均功率與峰值功率的區別？
瞬時功率 P(t) 是任何給定時間信號的實際功率。在測試儀器上，它看起來就像波形的再現。捕獲瞬時功率需要能夠快速反應的儀器來捕獲信號的快速變化。大多數功率計/傳感器速度不夠快，因此需要高速數字化儀或數字存儲示波器(DSO)。在大多數情況下，當有人提到 “峰值”功率測量時，他們指的是峰值包絡功率，而不是峰值瞬時功率。
平均功率（Average power）是指一個重復周期內單位時間所輸出的激光能量。是脈沖能量與脈沖重復頻率的乘積。單位是瓦特（W）。
平均功率=脈沖能量*重復頻率（每秒鐘脈沖的個數）
“平均功率”一詞通常用于射頻和微波系統，與之相對的是瞬時功率。瞬時功率變化得太快，因此沒有意義。平均功率是在具有最低頻率分量的時間段內傳遞的平均能量。功率傳輸始終是一個正值，不像電壓和電流（可以在正負值之間波動）。
了解包絡功率和峰值包絡功率
在表征射頻功率放大器時，您需要了解各種操作條件下的功耗。圖 3 所示為高頻調制信號的功率測量。
圖 3. 高頻調制信號的電壓包絡和功率包絡。
上圖是調制信號的電壓包絡。
左下方圖中的綠色部分是信號的瞬時功率，紅色是平均功率。
右下方圖中紅色曲線的是包絡功率。
包絡功率是通過對一個時間段內的功率取平均值來確定的，這個時間段比具有最高調制 頻率的時間段長，但比載波周期短。包絡功率讓您可以檢查調制或瞬變條件對功耗的影 響。由于電池供電的移動器件內采用了許多射頻功率放大器，因此這一點尤其重要。
峰值包絡功率（Peak envelope power - PEP）是最大包絡功率，它是表征發射機的重要參數之一。
了解功率技術指標
談到功率技術指標時，有幾點需要注意：
輸出幅度受頻率范圍和工作溫度的影響。
通常會有選件可以滿足更高的輸出功率需求。
步進衰減器提供粗略的功率衰減（步長為 5 dB）來實現低功率電平。在衰減器的保 持范圍（hold range）內由 ALC（自動電平控制）提供精細的功率電平調節。
“最大輸出功率”用于連續波（CW）模式。一些產品資料中列出了 I/Q調制的最大輸出功率。
峰值功率（Peak power）指電源短時間內能達到的最大功率，通常僅能維持30秒左右的時間，峰值功率其實沒有什么實際意義的，因為電源一般不能在峰值輸出時穩定工作。峰值功率即P.P功率，將額定輸出功率中的有效值電壓，換算為峰值電壓得出的功率。因為峰值電壓等于1.414倍有效值電壓，所以峰值功率即等于2倍額定功率。
峰值功率=脈沖能量/脈寬
從圖5我們可以清楚的理解平均功率和峰值功率的區別。
綜上所述，高數值的峰值功率和平均功率所代表的的含義完全是兩碼事，我們應當按需求尋找對應的參數作參考。
平均功率計的框圖（見圖6），峰值功率計與平均功率計的主要差別是峰值功率計的ADC具有更寬的帶寬和更高的采樣率，以抓到在脈沖和復雜調制波形中的快速時域跳變。
實際上，典型的峰值功率計會通過兩條測量路徑測量，分別測量平均功率和峰值功率。
由于二極管檢波器通常是寬帶的，因此脈沖波形的快速變化包絡會體現在二極管的輸出波形中，通過對二極管輸出電平進行轉換和補償即可得到瞬時功率。
在濾波器之后，峰值功率計的ADC以高達1G/s的速率對信號進行采樣（Keysight 峰值功率計），如此高的采樣率用于抓二極管輸出電平的時域形狀，可以從中得到峰值功率、脈沖寬度、周期、上升時間和下降時間等信號特征，如圖 7。
請注意，普通傳感器無法測量調制的峰值功率，但在某些情況下仍然可以使用它來確定突發的某些特征。例如，在圖中使用的脈中信號示例中，只要知道信號的占空比，就可以確定突發平均功率。在這種情況下，PBAvg 等于 Pavg 除以占空比，其中占空比是脈沖寬度除以脈沖重復間隔。
一些傳感器將提供波嶺因數，即平均功率與峰值包絡功率的比率。請務必留意具有高波峰因數的信號;如果峰值功率超出傳感器的測量范國，則平均功率可能不準確。即使平均功率在指定限制內，峰值功率足夠高也可能損壞測試儀器。
峰值功率問題：傳輸分析模式的峰值功率是 3.78 dBm，而零掃寬模式的峰值功率是 3.66 dBm，這是為什么？
答案：傳輸分析輸出功率的結果并不與根據 SIG 規范得出的測試結果完全一致。它是在 IQ域中進行測量（而不是功率域），因而不需要視頻帶寬（VBW）功能。分段寬度是最重要因素。
在零掃寬模式下，分段寬度=3 ms/1001 =3 us。
在傳輸分析模式下，分段寬度=1/15 MHz=0.066667 ms。
請點擊閱讀原文，推薦應用指南：如何避免功率計和功率傳感器受損？
