http://www.microchip.com/8bitEU

Generarea și măsurarea impulsurilor RF de mare putere

5 APRILIE 2017

De ani de zile, de când se discută despre domeniul de mare putere în compatibilitatea electromagnetică respectiv câmpul radiat pentru testarea susceptibilității, tehnologia (TWTA) cu undă călătoare a fost singura opțiune disponibilă pentru generarea de câmp în impulsuri. Acum, există o foarte atractivă alternativă la această tehnologie. AR RF/Microwave Instrumentation oferă amplificatoare de impulsuri de mare putere cu dispozitive semiconductoare.

Amplificatoarele din seria SP acoperă multiple domenii de frecvență și niveluri de putere de ieșire pentru a corespunde cât mai multor standarde. În plus, proiectarea este adaptabilă pentru a se potrivi aplicației dvs.
Comtest_EA0317_Fig-1Acest articol va analiza unele dintre cele mai importante caracteristici și beneficii ale noii linii de amplificatoare de impulsuri cu semiconductoare de la AR.
În plus, pentru măsurarea mai precisă a puterii directe și reflectate a seriei de amplificatoare SP, AR introduce, de asemenea, o nouă linie senzori de putere de vârf conectați pe USB.
Sondele de mare viteză din seria PSP oferă capabilități de măsurare exactă a puterii de vârf de RF şi sunt ideale pentru testarea EMC, testarea în fabricație şi depanare, proiectarea/dezvoltarea amplificatoarelor și cercetare.
Aceste dispozitive pot fi utilizate atât în aplicații comerciale cât și militare precum în telecomunicații (LTE -TDD/FDD), sisteme electronice de bord, RADAR și sisteme medicale.
De asemenea, acestea reprezintă instrumentul de măsură rapid, precis și extrem de fiabil pentru măsurători RF și de microunde.

Caracteristicile amplificatoarelor din Seria SP
Inerent pentru tehnologia TWTA, există o serie de caracteristici care nu sunt de dorit în cazul aplicațiilor EMC:
• Atunci când se produce un câmp electric pentru testarea imunității, conținutul de armonici conduce la o reprezentare inexactă a câmpului dorit. Multe specificații EMC impun ca armonicele să fie sub un anumit nivel, condiţie greu de îndeplinit de TWTA, dar posibil de îndeplinit cu amplificatoarele cu semiconductoare.
Noua serie SP are conținutul armonic, tipic, mai bun de -18 dBc la P1dB. Pentru a obține perfor­manțe similare cu tehnologia TWTA, pe ieșirea amplificatorului trebuie să fie plasate filtre de obicei mari şi scumpe care pot crea o neadaptare de impedanță, necesitând astfel mai multă putere de ieșire, care poate duce la căderea amplificatorului. Noua serie SP are un punct de compresie mult mai mare decât TWTA, pemiţând o gamă mai largă de câștig liniar.
• O altă caracteristică extrem de importantă a amplificatoarelor RF este toleranța la dezadaptare. În aplicațiile EMC există o mare varietate de antene disponibile pentru generarea câmpului care oferă o mulțime de opțiuni pentru banda de frecvență, câștig, puterea necesară etc. Impedanța antenei, garantată de fabricant, poate varia foarte mult în testele de imunitate datorită încărcării antenei, a modificării câmpului prin reflexiile undelor RF de pereţii camerei şi de echipamentul testat. Acest fenomen duce la o deviaţie semnificativă de la valoa­rea ideală de 50Ω, la creşterea raportului de undă staționară (VSWR) și a puterii reflectate.
Comtest_EA0317_Fig-2Pentru amplificatoarele TWTA, care nu tolerează dezadaptări semnificative, poate să fie o problemă serioasă prin apariţia oscilaţiilor şi limitarea puterii de ieşire. Amplificatoarele din seria SP au o toleranță la dezadaptare mult mai mare şi nu intră niciodată în oscilaţie, iar puterea reflectată poate ajunge la jumătatea puterii de ieşire nominale înainte de intrarea în limitare.
• Fiabilitatea TWTA este scăzută. Utilizatorul este obligat să pună amplificatorul în funcţiune periodic, dacă nu îl utilizează, altfel tubul se degradează.
• Factorul de zgomot al amplificatoarelor cu semiconductoare este mai mic.

Bandă de frecvență și nivel de putere
Noua linie de amplificatoare cu semiconductoare AR este proiectată pentru o varietate de benzi de frecvență între 1 și 4GHz. Aceste benzi se aliniază în primul rând domeniilor auto, aviație și standardelor militare. În special, benzile de frecvență L și S acoperă testarea în impuls radar în conformitate cu cerințele standardelor în domeniul auto, precum aplicaţiile de putere mare conform cerințelor MIL -STD -464 și DO -160 pentru octavele de frecvență 1 – 2GHz și 2 – 4GHz.
În cadrul acestor benzi de frecvență, sunt disponibile un număr de opțiuni de putere de ieșire standard de la 1kW la 20kW.
Împerecheate cu antena corespunzătoare, aceste amplificatoare pot genera o gamă largă de inten­sităţi de câmp electromagnetic, la o gamă largă de distanțe faţă de antenă. În plus, AR are capacitatea de a construi amplificatoare personalizate de până la 150,000 de wați, conform cerinţelor de frecvență și parametrilor impulsurilor.
Tabelul de mai jos prezintă nivelele de intensitate de câmp atunci când se utilizează diverse amplificatoare – Seria SP – și antene horn AR de mare câștig. Comtest_EA0317_Tabel-1Acest tabel presupune pierderi rezonabile.

Măsurarea ieșirii în impulsuri
Deoarece a fost o normă industrială, medierea puterii este un instrument util în măsurarea ieşirii amplificatoarelor de undă continuă (CW).
Pentru a măsura în mod corespunzător ieșirea unui amplificator de putere în impulsuri, este necesar să se folosească detectoare de putere de vârf, mai degrabă decât detectoare de putere medie.
AR – Instrumentație de RF şi microunde stabilește încă o dată standardul cu introducerea seriei PSP de senzori de bandă largă de putere în impuls pe USB. Construită cu tehnologie de procesare de putere în timp real, această nouă linie de produse oferă senzori de mare viteză și precizie pe care clienții îi aşteptau. Aceşti senzori sunt ideali pentru măsurarea ieșirii în impulsuri a amplificatoarelor din seria SP, deoarece acestea pot măsura cu ușurință și în mod fiabil caracteristicile exacte ale impulsului de ieșire.

Comtest_EA0317_Fig-3Senzorul USB de impuls de putere funcționează ca un instrument de măsurare a puterii ultrarapid, cali­brat, care achiziționează și calculează puterea RF instantanee, medie și de vârf a unui semnal modulat RF de bandă largă. Un convertor intern A/D funcțio­nează până la 100 Meșantioane/secundă, iar un procesor de semnal digital efectuează calculele necesare pentru transformarea eşantioanelor digitale într-o curbă corect scalată și calibrată pe afișaj. Figura de mai jos prezintă o diagramă bloc a senzorului de putere de vârf.
Prima și cea mai importantă componentă a unui senzor de putere de vârf este detectorul, care elimină semnalul purtător RF și aduce la ieșire amplitudinea semnalului modulator. Lățimea de bandă a detectorului video determină capacitatea senzorului de a urmări anvelopa de putere a
semnalului RF. Imaginea din stânga din figura de mai jos arată modul în care un detector cu lățime de bandă insuficientă nu poate urmări cu fidelitate anvelopa semnalului şi, prin urmare, afectează acuratețea măsurării puterii.
Comtest_EA0317_Fig-4În contrast, în imaginea din dreapta, detectorul are suficientă lățime de bandă video pentru a urmări cu precizie anvelopa.
Comtest_EA0317_Fig-5PSP001 are lățimea de bandă video de 195MHz, o tehnologie de vârf pentru semnalele cu spectru împrăştiat și timp de creştere de 3ns.

Are o rată de eșantionare de 100MHz care permite analiza atât a salvelor foarte scurte cât și a semnalelor de bandă foarte largă, precum și forme de undă “putere versus timp” cu rezoluție foarte mare.
Procesarea de putere în timp real (RTPP) este o nouă tehnologie de procesare a semnalului și reprezintă un element cheie în asigurarea preciziei măsurătorilor. Această tehnică avansată permite senzorilor să colecteze constant eşantioane, fără pauze în achiziție, asigurându-se că nu există date pierdute. Metoda convențională implică achiziția de probe până când memoria tampon a senzorului se umple, moment în care colectarea de probe se oprește, așteptând ca eşantioanele colectate să fie prelucrate. RTPP colectează și procesează eșan­tioanele atât de repede încât memoria tampon nu se umple niciodată. În scopul de a trasa o curbă pe ecran, senzorii USB efectuează etapele de digitizare și procesare secvențial, ceea ce înseamnă că procesarea poate dura câteva zeci sau sute de microsecunde. Procesarea de putere în timp real efectuează multe dintre aceste etape, în paralel, la o viteză de achiziție maximă, astfel că nu mai este nece­sară oprirea achiziției pentru a aștepta să se fina­lizeze etapele de procesare.

Parametrii cheie
• Bandă de frecvenţă: 50MHz la 6, 18 și 40GHz
• Gamă dinamică pentru puls: – 40 la + 20 dBm
• Viteză continuă de eşantionare: 100 Meşantioane/sec.
• Măsurări statistice: 100 Mpuncte/sec.
• Bandă video: 195MHz
• Timp de creştere ultrarapid: 3ns
• Viteză de achiziție a curbelor: 100 k baleieri/sec.
• Rezoluţia de timp:100 ps
• Procesare de putere în timp real: fără latenţă
• Viteză de eşantionare efectivă: 10 Geşantioane/sec.
• Măsurări multicanal sincronizate
• Interfeţe pentru: RF Intern sau declanşare externă TTL, Master/Slave in/out

Concluzii
Până în prezent, amplificatoarele în impulsuri de performanță şi de mare putere RF de 1 la 4GHz s-au confruntat cu un MTFB scăzut al TWTA (MTBF – timpul mediu între defectări); noile modele de amplificatoare de putere în impuls cu semiconductoare de la AR oferă performanțe și fiabilitate mai bune și sunt susținute de o garanție de 3 ani.
Aceste amplificatoare furnizează o alternativă atractivă la soluțiile TWTA.

În cazul în care doriți să aflați mai multe, nu ezitați să contactați unul dintre inginerii noștri de aplicații la numărul de telefon 021 211 0883 sau vizitați site-ul nostru la www.comtest.ro

 

COMTEST SRL   |    www.comtest.ro   |   office@comtest.ro

Agilent_EA0311_Sigla_Comtest

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre