www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Grondbeginselen

Vermogensmeters

Figuur 1: R&S®NRX vermogensmeter uitgerust met twee multipad-diodesondes.
(met dank aan Rohde & Schwarz)

Figuur 1: R&S®NRX vermogensmeter uitgerust met twee multipad-diodesondes
(met dank aan Rohde & Schwarz)

Vermogensmeters

De snelle ontwikkeling van de micro-elektronica heeft ook de meetinstrumenten veranderd. In principe wordt de volledige meetvolgorde voor een RF-vermogensmeting uitgevoerd in de kleine vermogenssensor (fig. 3). Alleen de gegevens van de meting worden nog ergens naartoe getransporteerd en dus kan elke computer of laptop met een geschikte interface en de juiste software als weergave-apparaat worden gebruikt. Er zijn echter ook speciale basisapparaten die praktisch een computer bevatten en het meetresultaat kunnen weergeven (fig. 1). Waar in het verleden twee meters werden gebruikt, kunnen nu twee of meer vermogenssensoren op één basiseenheid worden aangesloten.

Eerdere vermogensmeters konden alleen een gemiddelde waarde weergeven. Bij het meten van RF-pulsen moest uit het gemeten gemiddelde vermogen een pulsvermogen worden berekend met behulp van een duty cycle die bekend werd verondersteld. Met de nieuwe meetinstrumenten wordt het verloop van het gemeten RF-signaal weergegeven zoals op een oscilloscoop en kan een meetbereik direct boven de te meten puls worden gedefinieerd, zodat ook een pulsvermogen direct kan worden weergegeven.

Figuur 2: Meetbrug voor de thermische methode

Figuur 2: Meetbrug voor de thermische methode

Vermogenssensor

De vermogenssensor bevat een weerstandsmeetbrug met een thermistor (Fig. 2). Deze meetbrug bestaat uit twee spanningsdelers R1 met R3 en R2 met R4 en worden gevoed met een hulpspanning Uh. Als de verhouding van de weerstanden in elk van de spanningsdelers gelijk is, dan is de meetspanning Um nul. De thermistor R3 verandert echter van weerstandswaarde afhankelijk van de temperatuur. Potentiometer R4 kan dan worden gebruikt om een nulaanpassing te maken als de kamertemperatuur afwijkt.

Via deze thermistor stroomt eenmaal de gelijkstroomcomponent uit de bedrading van de weerstandsmeetbrug, maar daarnaast via de condensatoren ook de hoogfrequente component uit de meetaansluiting. Dit extra vermogen verhit de thermistor en verhoogt zijn inwendige weerstand. Als gevolg daarvan raakt de meetbrug uit balans en vloeien er meetbare vereffeningsstromen, waaruit de grootte van het RF-vermogen kan worden berekend.

Figuur 3: Vermogenssensoren met gebruik van de thermische methode
(met dank aan Rohde & Schwarz)

Figuur 3: Vermogenssensoren met gebruik van de thermische methode
(met dank aan Rohde & Schwarz)

De klassieke versie van een vermogenssensor heeft een zeer hoge meetnauwkeurigheid. Deze thermische vermogenssensoren zijn zeer traag door deze werkingswijze. Anderzijds geven zij helemaal niets om de frequentie van dit RF-vermogen. Daarom zijn ze uiterst breedbandig en wordt hun bandbreedte alleen beperkt door de capaciteiten die het gevolg zijn van het afstemmen van de impedantie van de voedingslijn. Zij zijn ook volledig onafhankelijk van de golfvorm of van enige modulatie.

Een ander voordeel is dat het de thermistor niet uitmaakt of er extra RF-stroom of een extra gelijkstroom doorheen loopt. Daarom kan een dergelijke vermogenssensor intern met gelijkstroom worden gekalibreerd!

Behandeling van de sensoren

Een vermogenssensor voor RF-metingen is zeer gevoelig voor een te hoge belasting. Een te hoog HF-vermogen zou de thermistor vernielen en het apparaat onbruikbaar maken. Daarom moet vóór de meting altijd worden ingeschat welk meetresultaat op het meetpunt überhaupt wordt verwacht en of het compatibel is met de vermogenssensor. In geval van twijfel moet de vermogenssensor worden beschermd door voorgeschakelde dempers, die dan afhankelijk van het meetresultaat stapsgewijs kunnen worden verwijderd indien het meetresultaat een veel te kleine waarde heeft.

Bron: