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Cos'è un misuratore di potenza RF e microonde / wattmetro: tutorial

Cos'è un misuratore di potenza RF e microonde / wattmetro: tutorial

In molte aree dello sviluppo RF, progettazione, test, riparazione e assistenza sul campo, sono necessari misuratori di potenza RF e microonde o wattmetri.

La potenza RF è un parametro chiave per molte applicazioni e, di conseguenza, sono necessari misuratori di potenza RF.

La misurazione della potenza RF può essere eseguita in vari modi, ciascuno con le proprie caratteristiche, vantaggi e svantaggi. È necessario scegliere la giusta forma di misurazione della potenza per ogni particolare applicazione. In questo modo i risultati della misurazione della potenza riveleranno i dati richiesti e consentiranno di testare il sistema in modo corretto.

Sebbene la misurazione della potenza RF possa essere considerata come un semplice utilizzo di un misuratore di potenza RF o di un misuratore di potenza a microonde, non è solo così. Conoscere le diverse tecniche di misurazione, comprendere i diversi tipi di misuratori di potenza RF e i modi in cui è possibile ridurre al minimo gli errori nelle misurazioni di potenza RF e microonde sono tutti elementi chiave per ottenere buone letture di potenza RF.

Tipi di misuratori di potenza RF e microonde

Esistono diversi modi in cui è possibile misurare la potenza RF (inclusa la potenza a microonde). Di conseguenza ci sono diverse classi di strumenti di prova che possono essere utilizzati per la misurazione della potenza RF:

  • Misuratori di potenza RF in linea: Questi misuratori di potenza RF prendono un campione della potenza che scorre lungo una linea di alimentazione e lo usano per indicare il livello di potenza. Questi misuratori di potenza RF in linea vengono utilizzati su sistemi attivi, come i trasmettitori radio come controllo della potenza in uscita. Normalmente sono direzionali e possono essere utilizzati per controllare la potenza che viaggia in entrambe le direzioni.
    Le misurazioni effettuate da questi misuratori di potenza RF sono insensibili alla frequenza: misurano la potenza totale in ingresso indipendentemente dalla frequenza (entro i limiti di frequenza complessivi dello strumento).
  • Misuratori di potenza RF assorbenti: Come suggerisce il nome, questi misuratori di potenza RF assorbono la potenza che misurano. I misuratori semplici possono essere tipi analogici formati in una singola unità composta da un carico RF, i diodi di rilevamento e un misuratore analogico. Questi sono adeguati per una serie di applicazioni, ma possono essere limitati nelle loro prestazioni.

    I tipi più avanzati utilizzano un sensore di potenza esterno che può essere collegato vicino alla fonte di alimentazione e questi sensori di potenza possono essere uno di una varietà di tipi. Questo genera un segnale proporzionale al livello di potenza che entra nel sensore. Il segnale del sensore è accoppiato allo strumento principale all'interno del misuratore di potenza RF globale per elaborare i risultati e visualizzare la lettura.

    Le misurazioni effettuate dai misuratori di potenza RF assorbenti sono insensibili alla frequenza: misurano la potenza totale in ingresso indipendentemente dalla frequenza (entro i limiti di frequenza complessivi dello strumento).

    I misuratori di potenza RF assorbenti con sensori esterni in genere hanno letture digitali o molti di questi giorni forniscono un display sul quale è possibile vedere il risultato nel formato più conveniente. Per il funzionamento, viene generata una tensione analogica all'interno del sensore di potenza o della testina di alimentazione e questa viene alimentata nell'unità principale del misuratore di potenza RF. Con alti livelli di elaborazione del segnale digitale disponibili oggigiorno, molti misuratori di potenza RF contengono livelli significativi di elaborazione e questo può consentire la misurazione di una varietà di tipi di segnale.

    Quando si seleziona un misuratore di potenza RF o un misuratore di potenza a microonde, è importante selezionare il tipo corretto di sensore di potenza. Esistono diversi tipi di sensori di potenza e sono adatti a diversi tipi di misurazione della potenza RF. Alcuni tipi di sensori di potenza RF sono adatti per effettuare misurazioni della potenza media, mentre altri possono effettuare misurazioni della potenza dell'impulso o della potenza di picco dell'inviluppo.
  • Analizzatori di spettro e altri strumenti: Strumenti come gli analizzatori di spettro hanno capacità di misurazione della potenza al loro interno. Questi strumenti sono in grado di misurare il livello di potenza RF su una particolare frequenza, ma non possono misurare la potenza totale in ingresso su tutte le frequenze. Analizzatore di spettro Le misurazioni della potenza RF in passato non erano accurate, ma con i miglioramenti nella loro tecnologia, le misurazioni della potenza RF hanno livelli di precisione molto maggiori.
    Come prevedibile, le misure di potenza effettuate con analizzatori di spettro sono sensibili alla frequenza ed è possibile misurare la potenza di un segnale su una particolare frequenza. Ciò può essere utile quando si richiedono misurazioni di potenza per una frequenza fondamentale o armoniche o altri segnali spuri.

    Nota sull'analizzatore di spettro:

    Analizzatori di spettro Gli analizzatori effettuano misurazioni dei segnali nel dominio della frequenza, visualizzando i livelli del segnale rispetto alla frequenza. In quanto tali analizzatori di spettro sono particolarmente appropriati per molte aree come la progettazione, l'assistenza e la riparazione RF, in cui è necessario visualizzare i livelli dei segnali su frequenze diverse.

    Maggiori informazioni sul Analizzatore di spettro.

Ogni tipo di misuratore di potenza RF o wattmetro viene utilizzato in circostanze diverse. Tuttavia, il misuratore di potenza RF assorbente è il più utilizzato per misurazioni di laboratorio accurate. I misuratori di potenza passanti tendono ad essere utilizzati maggiormente per applicazioni sul campo.

Unità per misure di potenza RF e microonde

La potenza è una misura dell'energia per unità di tempo ed è tipicamente misurata in watt: si tratta di un trasferimento di energia alla velocità di un Joule al secondo.

Sebbene il watt sia la misura di base, spesso questo è preceduto da un moltiplicatore poiché i livelli di potenza possono estendersi su una vasta gamma. Livelli di kilowatt (103 watt) o anche megawatt (106 watt) sono utilizzati in alcune grandi installazioni di potenza, mentre altre applicazioni hanno livelli molto più bassi: milliwatt (10-3 watt) o microwatt (10-6 watt) possono essere trovati.

In alcuni casi la potenza può essere specificata in termini di dBW o dBm. Questi usano una scala logaritmica in decibel ma correlata a un dato livello di potenza.

Di per sé un decibel non è un livello assoluto. È puramente un confronto tra due livelli e da solo non può essere utilizzato per misurare un livello assoluto. Le quantità di dBm e dBW sono le più comunemente utilizzate.

Nota su dBm e dBW:

Molti livelli di potenza sono espressi in termini di dBm e dBW. Poiché un decibel è un rapporto, questi sono livelli di potenza espressi in termini di decibel relativi a un milliwatt e un watt rispettivamente.

Ulteriori informazioni sul dBm e dBW.

Si può vedere che i misuratori di potenza RF oi misuratori di potenza a microonde sono fondamentali per l'ingegnere dello sviluppo, l'ingegnere dell'assistenza e il tecnico sul campo in molte aree. Ovunque siano presenti segnali RF, è necessario essere in grado di misurare i livelli di potenza e spesso i misuratori di potenza RF o wattemeters dedicati sono il modo migliore per raggiungere questo obiettivo. In alcuni casi possono essere utilizzati analizzatori di spettro, ma per ottenere la migliore visualizzazione dei livelli di potenza un misuratore di potenza RF o un wattmetro è spesso il metodo migliore.


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