平均功率与峰值功率的区别是什么？
- 2025-06-06 14:07:33
功率基础知识
功率有几种类型（參考图 1)，包括瞬时功率、平均功率、包络功率和峰值功率等。在详细了解每一种功率之前，我们首先来了解一下功率的基础知识。
功率是能量传输的速率，测量单位为瓦（W）。一瓦等于一秒钟内传输的一焦耳能量。
在直流（DC）中，功率是电压和电流的乘积。在交流（AC）中也是如此，但是对于交流而言，电压和电流的变化会导致瞬时功率发生变化。
信号发生器的输出功率是指输出的平均功率。要得到平均输出功率，我们只需要将P曲线下的面积求积分，如图2所示。
关于dB和dBm的探讨
如果没有对dB标度进行探讨，那么关于功率的讨论就不能称之为完整。dB代表分贝，用于表示对数标度的比率。将比率转换为dB可以采用下面的公式：
其中，P0是参考功率电平，P是感兴趣的功率电平。如果P0是1mW，您将得到dBm。换句话说，dBm是取1mW做基准值。
为什么要使用dB和dBm？
当我们要表达非常大或者非常小的值时，dB和dBm非常有用。例如，10,000,000,000的比率可以表示为100dB，而0.0000000001的比率则可以表示为-100dB。
使用dB的另一个优势是，它能够让您轻松计算总的系统增益或损耗。您只需对增益做加法，对损耗做减法即可。这样做非常方便，特别是当您的射频系统中有多级放大器和衰减器时。
平均功率与峰值功率的区别？
瞬时功率 (Instantaneous power - P(t))
瞬时功率P(t) 是任何给定时间信号的实际功率。在测试仪器上，它看起来就像波形的再现。捕获瞬时功率需要能够快速反应的仪器来捕获信号的快速变化。大多数功率计/传感器速度不够快，因此需要高速数字化仪或数字存储示波器(DSO)。在大多数情况下，当有人提到 “峰值”功率测量时，他们指的是峰值包络功率，而不是峰值瞬时功率。
什么是平均功率(Averagepower-Pavg)？
平均功率（Averagepower）是指一个重复周期内单位时间所输出的激光能量。是脉冲能量与脉冲重复频率的乘积。单位是瓦特（W）。
平均功率=脉冲能量*重复频率（每秒钟脉冲的个数）
“平均功率”一词通常用于射频和微波系统，与之相对的是瞬时功率。瞬时功率变化得太快，因此没有意义。平均功率是在具有最低频率分量的时间段内传递的平均能量。功率传输始终是一个正值，不像电压和电流（可以在正负值之间波动）。
需要测量平均功率，您可使用：
"EPM功率计提供了CW和平均功率测量功能。EPM-P功率计提供了峰值、均值、峰值均值比和时间选通功率测量功能。"
了解包络功率和峰值包络功率
在表征射频功率放大器时，您需要了解各种操作条件下的功耗。图3所示为高频调制信号的功率测量。
上图是调制信号的电压包络。左下方图中的绿色部分是信号的瞬时功率，红色是平均功率。右下方图中红色曲线的是包络功率。
什么是包络功率 (Envelope power）?
包络功率是通过对一个时间段内的功率取平均值来确定的，这个时间段比具有最高调制频率的时间段长，但比载波周期短。包络功率让您可以检查调制或瞬变条件对功耗的影 响。由于电池供电的移动器件内采用了许多射频功率放大器，因此这一点尤其重要。
峰值包络功率（Peak envelope power - PEP）是最大包络功率，它是表征发射机的重要参数之一。
了解功率技术指标
谈到功率技术指标时，有几点需要注意：
输出幅度受频率范围和工作温度的影响。
通常会有选件可以满足更高的输出功率需求。
步进衰减器提供粗略的功率衰减（步长为5dB）来实现低功率电平。在衰减器的保持范围（hold range）内由ALC（自动电平控制）提供精细的功率电平调节。
“最大输出功率”用于连续波（CW）模式。一些产品资料中列出了I/Q调制的最大输出功率。
峰值功率什么意思？
峰值功率（Peak power）指电源短时间内能达到的最大功率，通常仅能维持30秒左右的时间，峰值功率其实没有什么实际意义的，因为电源一般不能在峰值输出时稳定工作。峰值功率即P.P功率，将额定输出功率中的有效值电压，换算为峰值电压得出的功率。因为峰值电压等于1.414倍有效值电压，所以峰值功率即等于2倍额定功率。
峰值功率=脉冲能量/脉宽
从图5我们可以清楚的理解平均功率和峰值功率的区別。
综上所述，高数值的峰值功率和平均功率所代表的的含义完全是两码事，我们应当按需求寻找对应的参数作参考。
如何测量峰值功率(PEP)？
平均功率计的框图（见图6），峰值功率计与平均功率计的主要差别是峰值功率计的ADC具有更宽的带宽和更高的采样率，以抓到在脉冲和复杂调制波形中的快速时域跳变。
实际上，典型的峰值功率计会通过两条测量路径测量，分别测量平均功率和峰值功率。
由于二极管检波器通常是宽带的，因此脉冲波形的快速变化包络会体现在二极管的输出波形中，通过对二极管输出电平进行转换和补偿即可得到瞬时功率。
在滤波器之后，峰值功率计的ADC以高达1G/s的速率对信号进行采样（KEYSIGHT峰值功率计），如此高的采样率用于抓二极管输出电平的时域形状，可以从中得到峰值功率、脉冲宽度、周期、上升时间和下降时间等信号特征，如图7。
请注意，普通传感器无法测量调制的峰值功率，但在某些情况下仍然可以使用它来确定突发的某些特征。例如，在图中使用的脉中信号示例中，只要知道信号的占空比，就可以确定突发平均功率。在这种情况下，PBAvg等于Pavg除以占空比，其中占空比是脉冲宽度除以脉冲重复间隔。
一些传感器将提供波岭因数，即平均功率与峰值包络功率的比率。请务必留意具有高波峰因数的信号;如果峰值功率超出传感器的测量范国，则平均功率可能不准确。即使平均功率在指定限制内，峰值功率足够高也可能损坏测试仪器。
峰值功率问题：传输分析模式的峰值功率是3.78dBm，而零扫宽模式的峰值功率是3.66dBm，这是为什么？
答案：传输分析输出功率的结果并不与根据SIG规范得出的测试结果完全一致。它是在IQ域中进行测量（而不是功率域），因而不需要视频带宽（VBW）功能。分段宽度是最重要因素。在零扫宽模式下，分段宽度=3ms/1001=3μs。在传输分析模式下，分段宽度=1/15MHz=0.066667ms。
