www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Podstawy radiolokacji

Mierniki mocy

Rysunek 1: Miernik mocy R&S®NRX wyposażony w dwie wielodiodowe sondy diodowe.
(dzięki uprzejmości firmy Rohde & Schwarz)

Rysunek 1: Miernik mocy R&S®NRX wyposażony w dwie wielodiodowe sondy diodowe
(dzięki uprzejmości firmy Rohde & Schwarz)

Mierniki mocy

Gwałtowny rozwój mikroelektroniki spowodował również zmiany w przyrządach pomiarowych. W zasadzie cała sekwencja pomiarowa dla pomiaru mocy RF jest wykonywana wewnątrz czujnika małej mocy (Rys. 3). Tylko dane pomiarowe są ciągle gdzieś transportowane i dlatego każdy komputer lub laptop z odpowiednim interfejsem i odpowiednim oprogramowaniem może być użyty jako urządzenie wyświetlające. Istnieją jednak również specjalne urządzenia podstawowe, które praktycznie zawierają komputer i mogą wyświetlać wynik pomiaru (Rys. 1). Tam, gdzie w przeszłości używano dwóch mierników, teraz do jednej jednostki bazowej można podłączyć dwa lub więcej czujników mocy.

Wcześniejsze mierniki mocy mogły wyświetlać tylko wartość średnią. Podczas pomiaru impulsów RF, moc impulsu musiała być obliczona z mierzonej mocy średniej przy współczynniku wypełnienia, który z założenia był znany. W nowych urządzeniach pomiarowych przebieg mierzonego sygnału RF jest wyświetlany jak na oscyloskopie, a zakres pomiarowy może być zdefiniowany bezpośrednio nad mierzonym impulsem, dzięki czemu moc impulsu może być również wyświetlana bezpośrednio.

Rysunek 2: Mostek pomiarowy dla metody termicznej

Rysunek 2: Mostek pomiarowy dla metody termicznej

Czujnik mocy

Czujnik mocy zawiera rezystancyjny mostek pomiarowy z termistorem (Rys. 2). Ten mostek pomiarowy składa się z dwóch dzielników napięcia R1 z R3 i R2 z R4 i jest zasilany napięciem pomocniczym Uh. Jeżeli stosunek rezystancji w każdym z dzielników napięcia jest taki sam, to napięcie pomiarowe Um jest równe zeru. Natomiast termistor R3 zmienia swoją wartość rezystancji w zależności od temperatury. Potencjometr R4 może być użyty do regulacji zera, jeśli temperatura w pomieszczeniu odbiega od normy.

Składowa stała prądu z obwodu mostka pomiarowego oporności przepływa przez ten termistor, ale dodatkowo składowa wysokiej częstotliwości z przyłącza pomiarowego przepływa również przez kondensatory. Ta dodatkowa moc nagrzewa termistor i zwiększa jego rezystancję wewnętrzną. W wyniku tego mostek pomiarowy ulega rozregulowaniu i płyną mierzalne prądy wyrównawcze, z których można obliczyć wielkość mocy RF.

Rysunek 3: Czujniki mocy wykorzystujące metodę termiczną
(dzięki uprzejmości firmy Rohde & Schwarz)

Rysunek 3: Czujniki mocy wykorzystujące metodę termiczną
(dzięki uprzejmości firmy Rohde & Schwarz)

Klasyczna wersja czujnika mocy charakteryzuje się bardzo wysoką dokładnością pomiaru. Te termiczne czujniki mocy są bardzo powolne ze względu na ten tryb pracy. Z drugiej strony, nie obchodzi ich w ogóle częstotliwość tej mocy RF. Dlatego są one bardzo szerokopasmowe, a ich pasmo przenoszenia ograniczone jest jedynie przez pojemności wynikające z dopasowania impedancji linii zasilającej. Są one również całkowicie niezależne od kształtu fali lub jakiejkolwiek modulacji.

Kolejną zaletą jest to, że termistorowi nie jest obojętne, czy przepływa przez niego dodatkowa moc RF, czy dodatkowy prąd stały. Dlatego taki czujnik mocy może być kalibrowany wewnętrznie prądem stałym!

Postępowanie z czujnikami

Czujnik mocy do pomiaru RF jest bardzo wrażliwy na zbyt duże obciążenie. Zbyt duża moc HF zniszczyłaby termistor i sprawiła, że urządzenie nie nadawałoby się do użytku. Dlatego zawsze przed pomiarem należy oszacować, jaki wynik pomiaru jest w ogóle oczekiwany w punkcie pomiarowym i czy jest on kompatybilny z czujnikiem mocy. W razie wątpliwości czujnik mocy powinien być chroniony tłumikami, które mogą być stopniowo usuwane w zależności od wyniku pomiaru, jeśli wynik pomiaru ma wartość o wiele za małą.

Źródło: