Absorpsie tipes RF-kragsensor - Diverse - 2022
Absorpsie tipes RF-kragsensor
RF-krag is nie altyd maklik om te meet nie. Daar is verskillende metodes om RF-krag te meet, elk met sy eie voor- en nadele. Gevolglik hang die tipe RF-kragsensor af van die tipe sein wat gemeet moet word. Sommige soorte RF-kragsensortegnologie is meer toepaslik op lae krag, ander op modulasietegnieke waar die koevert wissel, ensovoorts.
Gewoonlik bestaan ​​'n RF- of mikrogolfkragmeter uit 'n eenheid waar al die beheer- en verwerkingskringe bestaan, maar die krag self sal opgespoor word in wat gewoonlik 'n sensor of 'kop' genoem word. Dit kan dus moontlik wees vir 'n kragmeter om een ​​van 'n aantal kragkoppe te gebruik volgens die presiese vereistes, veral met betrekking tot krag.
Dit is belangrik om daarop te let dat kragmeters dien as 'n las vir die RF-krag wat deur die kop geabsorbeer word. Hierdie hoë kragmeters het groot vragte wat die benodigde krag kan afvoer. Alternatiewelik kan 'n klein gedeelte van die krag met behulp van 'n koppelaar onttrek word, of deur 'n kragdemping te gebruik sodat die kragkrag van die RF-kragmeterkop nie oorskry word nie.
RF krag sensor tegnologieë
Die RF-kragsensors is die sleutelelement van enige RF-kragmeter, en die keuse van die tipe sensor hang af van die moontlike toepassings wat in die vooruitsig gestel word. Die RF-kragmetertegnologieë val in een van twee basiese kategorieë:
Alhoewel albei soorte meters al jare beskikbaar is, is albei tegnologieë deur die jare baie verfyn en is dit in staat om baie hoë prestasies te bereik. In die lig van hul verskillende eienskappe word dit ook in verskillende soorte toepassings gebruik.
Diode-detektor gebaseerde RF-kragmetersensors
Die mees eenvoudige vorm van RF-kragsensor wat in RF-kragmeters gebruik word, gebruik diode-gelykrigters om 'n uitset te lewer. RF-kragsensors wat diodes gebruik, is so ontwerp dat die sensor die RF-krag in 'n las versprei. 'N Diodeverklikker regstel dan die spanningsein wat oor die las verskyn, en dit kan dan gebruik word om die kragvlak te bepaal wat die las binnedring.
Dit is hierdie vorm van kragopnemer wat in baie basiese analoog-kragmeters gebruik word, hoewel die tegnologie ook in hoëprestasie-kragmeters gebruik word.
Diode gebaseerde RF-kragsensors het twee groot voordele:
Die eerste is dat hulle in staat is om seine af te meet tot baie lae vlakke van krag. Sommige van hierdie diode-gebaseerde RF-kragsensors is in staat om kragvlakke tot so laag as -70 dBm te meet. Dit is baie laer as wat moontlik is wanneer u hitte-gebaseerde RF-kragsensors gebruik.
Die ander voordeel van diode-gebaseerde RF-kragmetersensors is dat hulle vinniger kan reageer as die hitte-gebaseerde variëteite. In sommige ouer kragmeters sal die uitvoer van die diode RF-kragopnemer op 'n eenvoudige manier verwerk word, maar baie meer gesofistikeerde verwerking van die lesings kan met behulp van digitale seinverwerkingstegnieke gedoen word. Op hierdie manier kan die lesings verwerk word om die resultate in die vereiste formaat te gee, dit is nodig om oor tyd te integreer of indien nodig vinniger, vinniger te lees.
Alhoewel die basiese beginsels van die werking van diodes as detektors bekend is, bied die ontwerp van diode-detektore 'n paar uitdagings by die ontwerp van akkurate toetsinstrumente. Die eerste is dat die gestoorde laai-effekte van gewone diodes die werkbereik van die diode beperk. As gevolg hiervan word metaal-halfgeleierdiodes - Schottky-versperringsdiodes - in RF-kragsensors gebruik, aangesien hierdie diodes 'n baie kleiner vlak van gestoorde lading het en hulle ook 'n lae aansitpunt vir geleiding het.
Ten spyte van die lae inschakelspanning van die Schottky-diode (0,3 volt vir silikon), beperk dit steeds die laagste seinvlakke wat opgespoor kan word - 'n sein van ongeveer -20 dBm is nodig om hierdie spanning te oorkom. Een benadering is om die diode te koppel en 'n voorspanning van 0,3 volt toe te pas, maar dit verhoog die sensitiwiteit net met ongeveer 10 dB as gevolg van geleidingsgeraas en -afdrywing wat deur die voorspanningstroom veroorsaak word.
Vandag word Gallium-Arsenide (GaAs) halfgeleierdiodes nou dikwels gebruik omdat dit uitstekende prestasies lewer in vergelyking met silikon-diodes. Die galliumarsenied-diodes wat in RF-kragsensors gebruik word, word gewoonlik vervaardig met behulp van plat gedoteerde versperringstegnologie, en alhoewel die diodes duurder is, bied dit beduidende voordele vir kragsensors teen mikrogolf frekwensies.
RF- en mikrogolfdiode-kragsensors is dikwels die keuse. Die uitvoer van die diode kan verwerk word met gevorderde digitale seinverwerking. Dit beteken dat 'n enkele sensor 'n groot verskeidenheid funksies kan bied wat nie met hitte-gebaseerde sensors moontlik sal wees nie. Met diodes wat die omhulsel opspoor, kan 'n verskeidenheid golfvorms gemeet word.
Soos die naam aandui, versprei hitte-gebaseerde sensors die krag van 'n bron in 'n lading en meet dan die gevolglike temperatuurstyging.
Die hitte-gebaseerde RF-kragsensors het die voordeel dat hulle die ware gemiddelde drywing kan meet, aangesien die verspreide hitte die integraal van die kraginset oor 'n tydperk is. As gevolg hiervan meet hierdie RF-kragsensors die RF-kragvlak onafhanklik van die golfvorm. Die meting is dus waar ongeag of die golfvorm CW, AM, FM, PM, gepuls is, 'n groot kruiffaktor het of uit 'n ander komplekse golfvorm bestaan. Dit is in baie gevalle 'n besondere voordeel, veral omdat QAM en ander vorme van fasemodulasie toenemend gebruik word en dit nie 'n konstante omhulsel het nie.
In die lig van die tydskonstante met hierdie RF-kragsensors, is dit nie geskik vir die meting van oombliklike waardes nie. Waar hierdie metings benodig word, kan ander soorte sensors meer geskik wees.
Daar is twee hoof tegnologieë wat gebruik word:
Thermistor RF-kragsensors: Thermistor RF-kragsensors word al jare lank wyd gebruik en bied 'n baie nuttige metode om RF-kragmetings van hoë gehalte moontlik te maak. Terwyl die termokoppel- en diodetegnologieë die afgelope paar jaar gewilder geword het, is die termistor-RF-kragsensors dikwels die keuse van 'n RF-kragsensor, aangesien dit die vervanging van GS-krag moontlik maak om die stelsel te kalibreer.
Die thermistor RF-kragopnemer gebruik die feit dat die temperatuurstyging die gevolg is van die verspreiding van die RF in 'n RF-las. Daar is twee soorte sensors wat gebruik kan word om hierdie temperatuurstyging op te spoor. Die een staan ​​bekend as 'n barretter - 'n dun draad met 'n positiewe temperatuurkoëffisiënt. Die ander een is 'n termistor - 'n halfgeleier met 'n negatiewe temperatuurkoëffisiënt wat gewoonlik net ongeveer 0,5 mm in deursnee kan wees. Vandag word slegs termistors in RF-kragsensors gebruik.
'N Gebalanseerde brugtegniek word normaalweg gebruik. Hier word die weerstand van die termistorelement op 'n konstante weerstand gehandhaaf deur 'n GS-voorspanning te gebruik. Aangesien die RF-krag in die termistor versprei word om die weerstand te verlaag, word die vooroordeel verminder om die balans van die brug te handhaaf. Die afname in vooroordeel is dan 'n aanduiding van die krag wat verdwyn.
Vandag se thermistorsensors bevat 'n tweede stel thermistors om vergoeding te bied teen veranderinge in die omgewingstemperatuur wat andersins die lesings sou kompenseer.
Thermokoppel RF-kragsensors: Termokoppels word deesdae wyd gebruik in RF- en mikrogolfkrag-sensors. Dit bied twee hoofvoordele:
Hulle het 'n hoër sensitiwiteitsvlak as RF-kragsensors vir termistor en kan dus gebruik word om laer kragvlakke op te spoor. Dit kan maklik gemaak word om kragmetings tot 'n mikro-watt te lewer.
Thermokoppel-RF- en mikrogolfkrag-sensors het 'n vierkante-opsporingskenmerk. Dit het tot gevolg dat die inset-RF-krag eweredig is aan die GS-uitsetspanning van die termokoppelsensor.
Dit bied 'n baie robuuste kragopwekker wat gemaak moet word - hulle is meer robuust as termistors.
Termokoppels is 'n ware hitte-gebaseerde sensor en lewer dus 'n werklike gemiddelde van die krag. Gevolglik kan dit vir alle seinformate gebruik word, mits die gemiddelde kragvermoë benodig word.
Die beginsel van 'n thermokoppel is eenvoudig - verbindings van verskillende metale gee aanleiding tot 'n klein potensiaal as dit by verskillende temperature geplaas word.
Moderne termokoppels soos gebruik in RF- en mikrogolfkrag-sensors, word gewoonlik binne 'n enkele silikon-geïntegreerde stroombaan-skyfie ontwerp. Hulle bespeur die hitte wat versprei word as gevolg van die RF-sein in die lasweerstand.
Baie RF-kragmeters bied die moontlikheid om verskillende radiofrekwensie-sensors te gebruik, afhangende van die presiese aardmetings wat gedoen moet word. Alhoewel die hitte-gebaseerde RF-kragsensors meer toepaslik is op toepassings waar 'n geïntegreerde meting benodig word, is diode-gebaseerde sensore meer geskik waar lae of onmiddellike metings nodig is. Gevolglik is dit nodig om die sensor te kies afhangend van die toepaslike toepassings.