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¿Qué es un medidor / vatímetro de potencia de microondas y RF: tutorial?

¿Qué es un medidor / vatímetro de potencia de microondas y RF: tutorial?

En muchas áreas de desarrollo, diseño, prueba, reparación y servicio de campo de RF, se necesitan medidores de potencia de RF y microondas o vatímetros.

La potencia de RF es un parámetro clave para muchas aplicaciones y, como resultado, se necesitan medidores de potencia de RF.

La medición de la potencia de RF puede realizarse de diversas formas, cada una con sus propias características, ventajas y desventajas. Es necesario elegir la forma correcta de medición de potencia para cualquier aplicación en particular. De esta manera, los resultados de la medición de potencia revelarán los datos requeridos y permitirán que el sistema se pruebe de la manera correcta.

Si bien se puede pensar que la medición de potencia de RF es simplemente usar un medidor de potencia de RF o un medidor de potencia de microondas, este no es solo el caso. Conocer las diferentes técnicas de medición, comprender los diferentes tipos de medidores de potencia de RF y las formas en que se pueden minimizar los errores en las mediciones de potencia de RF y microondas son factores clave para realizar buenas lecturas de potencia de RF.

Tipos de medidor de potencia de RF y microondas

Hay varias formas de medir la potencia de RF (incluida la potencia de microondas). Como resultado, existen diferentes clases de instrumentos de prueba que se pueden utilizar para medir la potencia de RF:

  • Medidores de potencia de RF en línea: Estos medidores de potencia de RF toman una muestra de la potencia que fluye a lo largo de una línea de alimentación y la utilizan para indicar el nivel de potencia. Estos medidores de potencia de RF en línea se utilizan en sistemas en vivo, como transmisores de radio, para verificar la potencia de salida. Normalmente son direccionales y se pueden utilizar para comprobar la potencia que viaja en cualquier dirección.
    Las mediciones realizadas por estos medidores de potencia de RF son insensibles a la frecuencia: miden la potencia total que ingresa a ellos independientemente de la frecuencia (dentro de las limitaciones de frecuencia generales del instrumento).
  • Medidores de potencia de RF absorbentes: Como su nombre lo indica, estos medidores de potencia de RF absorben la potencia que miden. Los medidores simples pueden ser tipos analógicos que se forman en una sola unidad que consta de una carga de RF, los diodos sensores y un medidor analógico. Son adecuados para una serie de aplicaciones, pero pueden tener un rendimiento limitado.

    Los tipos más avanzados utilizan un sensor de potencia externo que se puede conectar cerca de la fuente de alimentación, y estos sensores de potencia pueden ser de una variedad de tipos. Esto genera una señal proporcional al nivel de potencia que ingresa al sensor. La señal del sensor se acopla al instrumento principal dentro del medidor de potencia de RF general para procesar los resultados y mostrar la lectura.

    Las mediciones realizadas por los medidores de potencia de RF de absorción son insensibles a la frecuencia: miden la potencia total que ingresa a ellos independientemente de la frecuencia (dentro de las limitaciones de frecuencia generales del instrumento).

    Los medidores de potencia de RF de absorción con sensores externos suelen tener lecturas digitales, o muchos de estos días proporcionan una pantalla en la que se puede ver el resultado en el formato más conveniente. Para el funcionamiento, se genera un voltaje analógico dentro del sensor de potencia o cabezal de potencia y este se alimenta a la unidad principal de medición de potencia de RF. Con los altos niveles de procesamiento de señales digitales disponibles en estos días, muchos medidores de potencia de RF contienen niveles significativos de procesamiento y esto puede permitir medir una variedad de tipos de señales.

    Al seleccionar un medidor de potencia de RF o un medidor de potencia de microondas, es importante seleccionar el tipo correcto de sensor de potencia. Hay varios tipos diferentes de sensores de potencia, y estos se adaptan a diferentes tipos de medición de potencia de RF. Algunos tipos de sensores de potencia de RF son adecuados para realizar mediciones de potencia promedio, mientras que otros pueden realizar mediciones de potencia de pulso o potencia de envolvente pico.
  • Analizadores de espectro y otros instrumentos: Los instrumentos como los analizadores de espectro tienen capacidades de medición de potencia dentro de ellos. Estos instrumentos pueden medir el nivel de potencia de RF en una frecuencia particular, pero no pueden medir la potencia total que entra en todas las frecuencias. Las mediciones de potencia de RF del analizador de espectro solían no ser precisas, pero con las mejoras en su tecnología, las mediciones de potencia de RF tienen niveles mucho mayores de precisión.
    Como era de esperar, las medidas de potencia realizadas con analizadores de espectro son sensibles a la frecuencia y es posible medir la potencia de una señal en una frecuencia determinada. Esto puede ser útil cuando se requieren mediciones de potencia para una frecuencia fundamental o armónicos u otras señales espurias.

    Nota sobre el analizador de espectro:

    Analizadores de espectro Los analizadores realizan mediciones de señales en el dominio de la frecuencia, mostrando los niveles de señal frente a la frecuencia. Como tales, los analizadores de espectro son particularmente apropiados para muchas áreas como el diseño, el servicio y la reparación de RF, donde es necesario ver los niveles de señales en diferentes frecuencias.

    Leer más sobre el Analizador de espectro.

Cada tipo de medidor de potencia de RF o vatímetro se utiliza en diferentes circunstancias. Sin embargo, el medidor de potencia de RF absorbente es el más utilizado para realizar mediciones de laboratorio precisas. Los medidores de potencia de línea directa tienden a usarse más para aplicaciones de campo.

Unidades para medidas de potencia de microondas y RF

La potencia es una medida de energía por unidad de tiempo y normalmente se mide en vatios; se trata de una transferencia de energía a razón de un julio por segundo.

Aunque el vatio es la medida base, a menudo esto está precedido por un multiplicador, ya que los niveles de potencia pueden extenderse a un amplio rango. Niveles de kilovatios (103 vatios), o incluso megavatios (106 vatios) se utilizan en algunas instalaciones de gran potencia, mientras que otras aplicaciones tienen niveles mucho más bajos: milivatios (10-3 vatios) o microvatios (10-6 vatios).

En algunos casos, la potencia puede especificarse en términos de dBW o dBm. Estos utilizan una escala de decibelios logarítmica pero relacionada con un nivel de potencia dado.

En sí mismo, un decibel no es un nivel absoluto. Es simplemente una comparación entre dos niveles y por sí solo no se puede utilizar para medir un nivel absoluto. Las cantidades de dBm y dBW son las más utilizadas.

Nota sobre dBm y dBW:

Muchos niveles de potencia se expresan en términos de dBm y dBW. Como un decibelio es una proporción, estos son niveles de potencia expresados ​​en términos de decibeles en relación con un milivatio y un vatio, respectivamente.

Leer más sobre el dBm y dBW.

Puede verse que los medidores de potencia de RF o los medidores de potencia de microondas son cruciales para el ingeniero de desarrollo, el ingeniero de servicio y el ingeniero de campo en muchas áreas. Dondequiera que existan señales de RF, es necesario poder medir los niveles de potencia y los medidores de potencia de RF dedicados o vatímetros son a menudo la mejor manera de lograrlo. En algunos casos, se pueden usar analizadores de espectro, pero para obtener la mejor vista de los niveles de potencia, un medidor de potencia de RF o un vatímetro suele ser el mejor método.

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