اندازه گیرهای قدرت RF

اندازه گیرهای قدرت RF قدرت سیگنال های فرکانس رادیویی را بر حسب دسی بل متر یا وات اندازه گیری می کنند. به آنها وات متر RF نیز گفته می شود. هدف نهایی آنها محاسبه خروجی فرستنده است.

نمایش تمام سازندگان اندازه گیرهای قدرت RF

اندازه گیرهای قدرت RF در محدوده فرکانس و سطوح انرژی خاص برای تعیین کمیت توان دستگاه های فرستنده کار می کنند. روش های اندازه گیری بسته به متر مورد استفاده متفاوت است.

ارزیابی انرژی خروجی قابل انتساب به یک منبع یک عامل مهم در طراحی تقویت کننده های RF و مایکروویو است. هنگام ارزیابی عملکرد اجزای منحصر به فرد تحت آزمایش، وات مترها در محاسبه سطوح شدت مشارکت دارند. واحدهای معمولی توسط مهندسان طراحی RF مورد بهره برداری قرار می گیرند، با پیکربندی های مختلف برای حالت های مختلف عملیاتی. اکثریت قریب به اتفاق محصولاتی که امروزه استفاده می شوند دیجیتال هستند. آنها سیگنال های آنالوگ را به نشانگرهای دیجیتال با چهار رقم که انرژی را بر حسب وات، میلی وات، میکرووات، یا دسی بل میلی وات (dBm) نشان می دهند، تبدیل می کنند. بازخوانی در دسی بل (dBm) رایج ترین شکل نمایش برای محاسباتی است که توسط مهندسان مایکروویو اجرا می شود.

انواع اندازه گیرهای قدرت RF

وات مترهای RF به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: مبتنی بر حرارت و مبتنی بر آشکارساز دیود.

مترهای مبتنی بر حرارت

ابزارهای مبتنی بر حرارت از دو فناوری اصلی استفاده می کنند که در زیر ذکر شده است:

سنسورهای قدرت ترمیستور RF : این دستگاه ها بر حسگرهای ترمیستور کار می کنند. آنها یک رویکرد راحت برای به دست آوردن داده های دقیق ارائه می دهند و جایگزینی برق DC را برای فعال کردن کالیبراسیون سیستم تسهیل می کنند. آشکارسازها بر انرژی تلف شده به عنوان گرما در یک بار RF متکی هستند. عناصری که این افزایش دما را تشخیص می دهند عبارتند از:

• نوارها : سیم های نازک با ضرایب دمایی مثبت.

• ترمیستورها : نیمه هادی هایی با ضرایب دمایی منفی با اندازه اسمی. پیکربندی‌های اخیر منحصراً از ترمیستورها استفاده می‌کنند.

ترمیستورها یک تکنیک پل متعادل را ترکیب می کنند. مقاومت مرتبط با سازه با کمک یک بایاس DC در یک سطح یکنواخت نگه داشته می شود. هنگامی که قدرت تلف می شود، مقاومت را کاهش می دهد، باعث کاهش تعصب حفظ تعادل پل می شود. کاهش سوگیری نشان دهنده اتلاف انرژی است. مکانیسم‌های پیشرفته با مجموعه‌ای از ترمیستورها برای جبران تغییرات دمایی اطراف که خوانش‌ها را جبران می‌کنند، ارائه می‌شوند.

سنسورهای قدرت RF ترموکوپل : کاربرد استاندارد ترموکوپل ها شامل سنسورهای توان RF و مایکروویو مدرن است. مزایای اصلی عبارتند از:

• درجه حساسیت بالاتر در مقایسه با نسخه های ترمیستور، به آنها اجازه می دهد تا شدت های کمتر را تشخیص دهند. آنها نشانگرهایی را تا سطح میکرووات تولید می کنند.

• توانایی انجام تشخیص قانون مربع. سیگنال RF حاصل متناسب با ولتاژ خروجی DC است که از آشکارساز ترموکوپل ساطع می شود.

• ساختار ناهموار بهبود یافته در مقایسه با ترمیستورها.

ترموکوپل ها از آنجایی که حسگرهای اندازه گیری حرارت خالص هستند، میانگین های واقعی توان تولید می کنند. در نتیجه، آنها قادر به ارائه خوانش های متوسط ​​برای همه فرمت های سیگنال مورد نیاز هستند. اصل ترموکوپل ها بر اثر یک پتانسیل کوچک ناشی از اتصال فلزات غیرمشابه استوار است. هنگامی که با حسگرها یکپارچه می شوند، دستگاه ها در یک تراشه مدار مجتمع سیلیکونی ساخته می شوند. آنها با تشخیص اتلاف گرما ناشی از منبع واقع در مقاومت بار عمل می کنند.

مترهای مبتنی بر آشکارساز دیود

ماژول‌های حسگر جایگزین که در وات‌مترهای RF یافت می‌شوند، یکسو کننده‌های دیود را در تولید خروجی مستقر می‌کنند. عناصر دارای ترتیباتی هستند که به حسگر اجازه می دهد انرژی را در منبع بار هدر دهد. در این مرحله، آشکارساز دیود سیگنال خروجی ولتاژ در بار را تصحیح می کند. این نشانگر به تعیین سطح توان در بار کمک می کند.

این دسته دارای مزایای زیر است:

• ظرفیت تعیین فرکانس در حداقل سطوح توان. مدل‌های انتخابی، سطوح را تا -70 دسی‌بل‌متر تعیین می‌کنند. این سطوح به طور قابل توجهی کمتر از مقادیر ثبت شده توسط محلول های مبتنی بر حرارت است.

• زمان پاسخگویی بهبود یافته در مقایسه با گزینه های مبتنی بر حرارت. در نسخه‌های جدیدتر، تکنیک‌های پردازش سیگنال دیجیتال نتایج را با فرمت دلخواه تولید می‌کنند یا در صورت نیاز نتایج سریع‌تری را تسهیل می‌کنند.

اثرات بار ذخیره شده مرتبط با دیودهای معمولی ظرفیت عملیاتی آشکارسازها را محدود می کند. دیودهای مانع شاتکی به دلیل سطوح شارژ اسمی ذخیره شده در اولویت قرار دارند. آنها نسبت به اکثر دیودها نقاط هدایت رو به جلو را کاهش می دهند. حداقل ولتاژ روشن مشخص کننده اجزای Schottky حتی کمترین شدت سیگنال قابل تشخیص را محدود می کند. در حال حاضر، واحدهای نیمه هادی گالیم-آرسنید (GaAs) به دلیل عملکرد برتر آنها در مقابل جایگزین های سیلیکونی ترجیح داده می شوند. دیودهای آرسنید گالیم که در آشکارسازهای فرکانس رادیویی گنجانده شده‌اند، با فناوری مانع دوپینگ مسطح ساخته می‌شوند. اگرچه این موارد گران تر هستند، اما مزایای قابل توجهی برای سیستم های تشخیص فرکانس مایکروویو ارائه می دهند.

تجهیزات مبتنی بر دیود در راه حل های امروزی مقبولیت گسترده تری پیدا کردند. قابلیت پردازش سیگنال دیجیتال خروجی دیود به یک آشکارساز فردی اجازه می دهد تا از ویژگی های متعددی پشتیبانی کند که توسط مکانیزم های مبتنی بر حرارت پشتیبانی نمی شوند. هنگامی که دیودها درگیر تشخیص پوشش هستند، انتخابی از شکل موج ها قابل اندازه گیری است.

برنامه های کاربردی

توان سنج های RF طیف گسترده ای از کاربردها را ارائه می دهند، از جمله:

• محاسبه توان جهتی

• تعیین توان کل

• نشان دهنده اوج قدرت پاکت

• اندازه گیری توان پالس

• کاربرد آزمایشگاهی

• استفاده میدانی

انتخاب اندازه گیرهای قدرت RF

هنگام انتخاب اندازه گیرهای قدرت RF به چندین ملاحظه نیاز است. دستگاه هایی که از حسگرهای توان فرکانس رادیویی بر اساس گرما استفاده می کنند برای فعالیت های اندازه گیری یکپارچه ایده آل هستند. از سوی دیگر، آشکارسازهای دیودی زمانی انتخاب می شوند که خوانش سطح پایه یا ماهیت آنی ضروری باشد.

مناسب بودن یک سیستم برای ثبت نشانگرهای منحصر به فرد مانند توان متوسط، توان پالس یا حداکثر توان پاکت نیز باید در نظر گرفته شود. توان سنج RF نوع جذبی برای به دست آوردن داده های آزمایشگاهی با دقت استثنایی توصیه می شود در حالی که ابزارهای نوع از طریق خط برای کارهای میدانی مناسب هستند.

مشخصات سازنده را بررسی کنید تا مطمئن شوید که یک محصول قادر به انجام هر هدفی است.

منبع

globalspec