Autor Tema: Medidor de nivel de RF.  (Leído 5229 veces)

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Desconectado micro_pepe

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Medidor de nivel de RF.
« en: 26 de Junio de 2011, 16:14:48 »
Estoy haciendo un generador de RF de 60 a 900MHz, y quisiera ponerle un medidor de señal. He encontrado el integrado AD8307, pero solo llega hasta 500MHz.

Analog Devices tiene otros que llegan más lejos, pero tienen encapsulados un poco "exoticos".

¿Coneceis algún otro integrado? o alguna forma de hacer un medodor.

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Desconectado jfmateos2

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Re: Medidor de nivel de RF.
« Respuesta #1 en: 26 de Junio de 2011, 17:47:48 »
Hola micro,

Hace poco estuve leyendo esto sobre el AD8313: http://www.qsl.net/n9zia/wireless/appendixF.html#8

El empaquetado no es demasiado incómodo.

Desconectado micro_pepe

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Re: Medidor de nivel de RF.
« Respuesta #2 en: 05 de Julio de 2011, 12:40:13 »
Respecto al AD8313 tengo una duda, tiene una resistencia en la entrada de 50hom, ¿con esto quedaría correctamente cargado mi generador de RF a 50hom?

El generador de RF tiene un atenuador con diodos pin, y la salida de este atenuador es la salida del generador, a la que conectaría el medidor.

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Desconectado micro_pepe

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Re: Medidor de nivel de RF.
« Respuesta #3 en: 10 de Julio de 2011, 19:45:17 »
Respecto al AD8313 tengo una duda, tiene una resistencia en la entrada de 50hom, ¿con esto quedaría correctamente cargado mi generador de RF a 50hom?

El generador de RF tiene un atenuador con diodos pin, y la salida de este atenuador es la salida del generador, a la que conectaría el medidor.

Saludos.

Bueno, la pregunta ha cambiado un poco, tengo un amplificador MMIC (un ERA-2) con una impedancia de salida de 50hom. Quiero medir el voltaje de esa salida con un AD8313.

Si coloco en el AD8313 la resistencia de 50hom, estaría haciendo una medida con una carga convenientemiente adaptada, pero ¿Que pasa cuando conecte una carga de 50hom a mayores? me quedaría la resistencia del AD8313 en paralelo con la carga, osea 25hom ¿como soluciono eso?

El esquema sería algo así:



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Desconectado micro_pepe

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Re: Medidor de nivel de RF.
« Respuesta #4 en: 14 de Julio de 2011, 15:43:02 »
Bueno, creo que lo solucionaré poniendo una carga externa para ajustar el nivel, quitarla y luego poner la carga bajo prueba.

Un saludo.
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Desconectado sycho

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Re: Medidor de nivel de RF.
« Respuesta #5 en: 19 de Julio de 2011, 13:33:05 »
Bueno, creo que lo solucionaré poniendo una carga externa para ajustar el nivel, quitarla y luego poner la carga bajo prueba.

Un saludo.

Lo que necesitas es un acoplador direccional o un splitter.
La ventaja del acoplador direccional es que obtienes una muestra para la medida de la señal incidente (con rechazo de la reflejada), menos las pérdidas de acoplamiento (-6... -30dB) y que las pérdidas introducidas en el camino hacia la salida de tu generador son despreciables. La desventaja es que los de banda ancha son caros, pues obtener un factor de acoplamiento constante a lo largo de varias octavas requiere de técnicas especiales que encarecen su construcción.
El splitter hace lo que su nombre indica, repartir la potencia entre dos puertos. Hay splitters reactivos (splitter wilkinson), que son sintonizados, e igualmente son caros si se necesita cubrir gran ancho de banda. Teóricamente un splitter wilkinson dividiendo por igual pierde 3dB en cada puerto de salida, es decir, la potencia simplemente se reparte. Si te decides por éstos mira en Minicircuits: PSC-2-4+ o ADP-2-4+ (SMD).
Pero también existen splitters resistivos, los cuales son idealmente de ancho de banda infinita, aunque realmente limita la capacidad e inductancia parásita de los componentes y el layout, para <1GHz no tienes ningún problema si usas resistencias 1206. La desventaja es que un splitter resistivo simétrico tiene 6dB de pérdida de insercción, es decir, 1/4 de la potencia se disipa en las resistencias, y que no existe aislamiento entre los puertos (aunque en tu caso no te aporta mucho).
Yo te recomendaría un splitter resistivo asimétrico, por ejemplo con -10dB en el puerto de medida, te introduciría menos de 1dB en el camino directo. Si necesitas ayuda para calcularlo dimelo.

Tanto la elección del acoplador o splitter como la del detector y el diseño de sus circuitos tiene que realizarse teniendo en cuenta la pérdida de insercción que hay desde el punto que quieres medir hasta la entrada del detector. Tienes que tener en cuenta el rango de potencias que va a sacar tu generador, las pérdidas de insercción que hay hasta el detector y el rango de medida del mismo. En definitiva, tienes que tener todo bien calculado y ajustado para que todas las etapas funcionen optimamente.

Como detector, en encapsulado cómodo, te recomiento el LT5534, aunque solo tiene 60dB de rango dinámico (es un dato importante que no has especificado).
Si te fijas en el datasheet, esos 60dB de rango dinámico son realmente 40dB, pues en los extremos el error de linearidad se dispara, por tanto podríamos decir que el rango de entrada ideal va de -50 a -10dBm. Pongamos que tu generador tiene un rango de salida de -30 a 10dBm, necesitarías pues 20dB de pérdidas de insercción desde la línea de salida hasta la entrada del detector, fácilmente realizable con un splitter resistivo asimétrico.
Si tu generador tiene un rango superior a 50dB  tienes un problema, porque ese detector no te sirve, y si los niveles de salida son inferiores a -10dBm también, porque el sensor no tiene suficiente sensibilidad y no encontrarás ninguno que la tenga. Necesitarías un amplificador delante.
« Última modificación: 19 de Julio de 2011, 13:36:01 por sycho »

Desconectado micro_pepe

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Re: Medidor de nivel de RF.
« Respuesta #6 en: 19 de Julio de 2011, 16:40:21 »
Veamos, lo que me estas diciendo que use es lo de la figura, solo que asimétrico no?



Las resistencias R1, R2 y R3 formarian el splitter resistivo, y como bien dijiste, tiene unas perdidas de inserción de 6dB.

La señal de salida de mi generador en vacio es de 1Vp, al cargarlo con 50hom será la mitad, es decir 500mVp que son 4dBm; con la atenuación de 6dB tengo en cada salida 4dBm - 6dB = -2dBm, que son 251mVp.

Por lo tanto esa atenuación de 6dB es poca, tendría que ser de 14dB : 4dBm - 14dB = -10dBm que es el máximo ideal de entrada al medidor. ¿Es así no?

Ahora:

- Primera cuestión ¿Como se calcula un asimetrico para que atenue 14dB en la linea de medición?

- Segunda cuestión, esos calculos son válidos si ambas salidas están cargadas a 50hom, pero puede darse el caso de que conecte una carga en la salida del generador de RF más alta, por ejemplo la entrada de OL de un mezclador que podría ser de 1Khom. En ese caso la lectura no sería válida.

- Y última cuestión, ¿Que niveles de salida tiene un generador de RF comercial? desconozco ese dato, y no sé si un valor máximo de -10dBm es muy bajo; desconozco tambíen que usos tiene un generador de RF, nunca lo he usado (uno comercial me refiero, mi apaño sí) a pesar de haber estudiado FP de electronica de comunicaciones, y una ingenieria técnica de telecomunicaciones, de sistemas electrónicos. Si el uso a darle es para probar receptores (para generar una frecuencia y sintonizarla a través de la antena del receptor) o para probar la respuesta de un filtro, quizás esos -10dBm son válidos.

De momento el uso que le he dado es para probar y ajustar un receptor poniendo un cable en la salida a modo de antena y otro en el receptor cercano para captar la señal.

Un abrazo, y gracias por todo sycho.
« Última modificación: 19 de Julio de 2011, 17:53:35 por micro_pepe »
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Re: Medidor de nivel de RF.
« Respuesta #7 en: 19 de Julio de 2011, 19:20:53 »


Ahora:

- Primera cuestión ¿Como se calcula un asimetrico para que atenue 14dB en la linea de medición?



Bueno encontré esto: http://www.webcooltools.com/Engg/m&rf/UnequalResDivider/designingunequalrespodiv-2.html

Creo que serán correctos esos calculos, mañana lo pruebo.

Saludos.

Bueno, está simulado y funciona bién, los calculos son correctos.
« Última modificación: 21 de Julio de 2011, 12:51:27 por micro_pepe »
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Re: Medidor de nivel de RF.
« Respuesta #8 en: 21 de Julio de 2011, 14:36:35 »
Correcto, ese calculador te sirve. El splitter simétrico tendría todas las resistencias de 66.6666... ohm diseñado en Delta, o 16.666 en Estrella.
« Última modificación: 21 de Julio de 2011, 14:43:48 por sycho »

Desconectado sycho

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Re: Medidor de nivel de RF.
« Respuesta #9 en: 21 de Julio de 2011, 14:42:58 »
En efecto, tienes el problema de la impedancia de carga. En los generadores profesionales se puede solucionar de varias formas:
  • Asegurando que la impendancia que ve el generador a su salida no sea muy diferente a 50ohm. ¿cómo? Colocando un atenuador justo antes del conector de salida, conseguimos que el return loss que ve el generador sea de al menos 2 veces las pérdidas de dicho atenuador. Si usas un splitter resistivo, tienes simetría entre puertos, es decir, de cualquier puerto A a cualquier puerto B tendrás -6dB, por lo que se podría decir que entre los puertos de salida tienes 6dB de aislamiento, y el return loss que verá el generador será como mínimo de 12dB. Con eso no deberías tener problema, el error será menor a 0.2dB, supongo que en tu caso es totalmente aceptable. Siempre y cuando haya un amplificador "buffer" entre el VCO y la salida, porque si no te puedes encontrar con temas de pulling.
  • Utilizando un acoplador direccional o splitter reactivo. El primero tiene rechazo a la onda reflejada que pueda haber en caso de desadaptación, y el segundo lo soluciona con el aislamiento entre puertos de salida. Un Wilkinson alcanza fácilmente los 20dB de rechazo entre puertos, por lo que la terminación de un puerto apenas afecta en la salida del otro.
  • En los generadores de microondas también es posible utilizar circuladores. Eliminando cualquier dependencia con la terminación del puerto de salida.

Los generadores de laboratorio suelen ser ajustables entre -127 y 10dBm como mínimo. Los buenos buenos (>20000€) llegan a -140 y 20dBm.
Para probar un receptor, en principio no necesitas más de -30dBm, pero si conviene bajar de -120dBm para poder medir la MDS, sensibilidad, etc. Lo más complicado es conseguir suficiente rango dinámico conservando la precisión. Lo puedes apañar con atenuadores, pero te agregan incertidumbre, a menos que tengas un bolómetro a mano para calibrar el setup cada vez que pones o quitas un cable, atenuador, adaptador...

Por éstas cosas, el instrumental de RF vale lo que vale  :mrgreen:
« Última modificación: 21 de Julio de 2011, 14:46:59 por sycho »

Desconectado micro_pepe

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Re: Medidor de nivel de RF.
« Respuesta #10 en: 25 de Julio de 2011, 19:42:13 »
Buff... tengo mucho que aprender de RF.

Probaré lo de poner un pequeño atenuador antes de la salida para que esté cargado el circuito. Lo he simulado y efectivamente el error no es muy grande.

Tampoco quiero complicarlo mucho, para las pruebas que haga creo que me servirá.

Una cuestión a cerca del bolómetro, por lo que he buscado sirve para medir energía radiante, pero ¿que ocurre al poner un atenuador externo? ¿radia energía, y por lo tanto la atenuación es mayor?

Saludos y gracias.
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Re: Medidor de nivel de RF.
« Respuesta #11 en: 27 de Julio de 2011, 10:32:06 »
Una cuestión a cerca del bolómetro, por lo que he buscado sirve para medir energía radiante, pero ¿que ocurre al poner un atenuador externo? ¿radia energía, y por lo tanto la atenuación es mayor?

Un bolómetro es simplemente un medidor de potencia RMS super preciso, cuyo funcionamiento se basa en medir el incremento de temperatura provocado en una resistencia de 50ohm a la que se le aplica la RF respecto a otra resistencia de referencia en la que no hay RF, compensando por tanto la temperatura ambiente y otras derivas. Ambas resistencias, junto con los thermistores y los amplificadores se encuentran en la llamada cabeza bolométrica. Suelen ser intercambiables para medir diferentes rangos de potencia y/o frecuencia, y es con diferencia la parte más cara del medidor en sí dada la altísima complejidad y precisión necesarias. Piensa lo complejo que tiene que ser sensar con precisión el minúsculo incremento de temperatura que se produce en una resistencia de 50ohm al aplicarle -30dBm (1uW).
Éste mismo principio se utiliza también en los sensores de potencia ópticos, mediante el calentamiento de un cuerpo negro que absorbe la radiacción, en éste caso óptica.

Si intercalas un atenuador, éste absorbe parte de la potencia, que evidentemente se radiará en forma de calor, pero el bolómetro no lo sabe, por tanto medirá X dBm o W de menos. Como he dicho es un "simple" medidor de potencia.