Датчик мощности NRP18S-10, или ваттметр поглощаемой мощности NRP18S-10, относится к диодным датчикам мощности Rohde&Schwarz. Он предназначен для измерений мощности СВЧ непрерывных и модулированных колебаний в коаксиальном тракте.

Измерения СВЧ-мощности представляет собой важный аспект на всех этапах разработки любого РЧ или СВЧ оборудования – от обычных мобильных телефонов до сложных радиолокационных систем. При сегодняшних сложных типах модуляции и уплотнении передаваемой информации точные и эффективные измерения мощности стали жизненно необходимыми.

Инженеры должны быстро ориентироваться в вопросах выбора датчиков, чтобы обеспечить уверенность в достоверности и точности результатов измерений. При выборе датчика мощности стоит обратить внимание на такие факторы как: диапазон частот, динамический диапазон, погрешность и скорость измерений.

Краткие характеристики

• Диапазон рабочих частот: от 10 МГц до 18 ГГц
• Диапазон измеряемой мощности: от 1 нВт до 2 Вт
• Время нарастания: < 5 мкс
• Абсолютная погрешность: 0.083-0.198 дБ
• Относительная погрешность: 0.022-0.087 дБ
• Входной разъем: тип N (вилка)
• Габаритные размеры: 48 × 30 × 184 мм
• Вес: 0.27 кг

Диодные датчики мощности

Как известно, диоды используются как детекторы. Технология низкобарьерных диодов Шоттки сделала возможным детектировать и измерять мощность на уровне -70 дБм (100 пВт). Концепция диодных датчиков Rohde&Schwarz подразумевает параллельную обработку сигналов, объединяя многодиодную многопроходную (многоканальную) измерительную архитектуру. Последовательно подключенные массивы диодов улучшают ВЧ-характеристики датчика и расширяют динамический диапазон. Многоканальная архитектура, в общем, представляет собой комбинацию 2-х или 3-х диодных детекторов.

Измерение больших значений мощности

Измерение больших значений мощности очень важно, поскольку чрезмерно высокий уровень мощности может быть очень опасен для обслуживающего персонала (с биологической точки зрения). А в схемотехнике — электронные компоненты могут быть перегружены или повреждены.

Для измерений повешенной мощности компания Rohde&Schwarz предлагает линейку специализированных ваттметров. Модели NRP18S-10/20/25 дополнительно оборудованы входным аттенюатором, позволяющим работать с высокомощными сигналами.

При использовании встроенного аттенюатора ошибки рассогласования между датчиком и аттенюатор автоматически корректируются. S-параметры аттенюатора в датчике определяют и запоминают во время производства на заводе-изготовителе. Затем они автоматически учитываются датчиком мощности NRP18S-10/20/25 при проведении измерений.

Преимущества

• Диапазон измеряемой мощности: от -60 до +33 дБм
• Высочайшая точность измерений
• Использование Г-коррекции и коррекции S-параметров для ми-нимизации рассогласования источника сигнала и датчика
• Межповерочный интервал 2 года
• Широкие возможности подключения для отображения результатов измерений:
  • а) с блоком индикации R&S NRX
  • б) с другими измерительными приборами Rohde&Schwarz
  • в) с компьютером по интерфейсу USB
  • г) с устройствам на базе Android

Особенности Датчик мощности NRP18S-10

Запатентованный компанией Rohde&Schwarz алгоритм “взвешивания”исключает жесткое переключение каналов, обеспечивая плавность сопряжения. Алгоритм подразумевает использование данных соседнего измерительного канала для вычисления конечного результата в широком перекрывающемся диапазоне. Наличие 3-го измерительного канала позволяет дополнительно уменьшить время измерения. Одновременно расширяется динамический диапазон на 10 дБ.

Диодные преобразователи мощности, в отличие от термопарных, имеют меньший диапазон рабочих частот. Но зато они в состоянии измерять более низкие уровни мощности, имея нижнюю границу измерений от -70 дБм (100 пВт). Это делает их незаменимыми для приложений, в которых требуются высокая чувствительность.

Скорость измерения у диодных датчиков (порядка 2 мс) намного выше чем у термопарных. Поэтому они, опять же, предпочтительней в приложениях, требующих быстрой реакции на изменения входной мощности.

Диодные датчики могут измерять мощность не только классическим способом, т.е. непрерывно без привязки к содержимому сигнала, но также в режиме синхронизации с сигналом за указанные периоды времени.

Г-коррекция

Основным источником ошибок при измерении мощности является рассогласование источника сигнала и датчика. Из-за отражения, которое нельзя исключить, измеряется не номинальная мощность источника (PВых), передаваемая в датчик, а мощность (Pизм), которая отличается от номинальной на некоторую величину. Чтобы минимизировать влияние несогласованного источника, коэффициент стоячей волны (КСВ) на стороне датчика был снижен насколько возможно. А также, зная комплексный коэффициент отражения на выходе ИУ, его можно загрузить в датчик по шине USB. Датчик исправляет ошибку рассогласования за счет Г-коррекции. При этом учитывается свое собственное низкоомное рассогласование. Такой подход позволяет выполнять измерения со значительно более высокой точностью.

Коррекция S-параметров

Проблема рассогласования возникает в тестовых конфигурациях, в которых датчик не удается подключить непосредственно к измеряемому источнику. Особенно часто такая ситуация возникает в процессе производства. Например когда для согласования уровня требуется подключить кабель или аттенюатор. В этом случае, в память датчика, по шине USB, можно загрузить полный набор S-параметров подключенного девайса. Данная коррекция используется для математического сдвига опорной плоскости к исследуемому устройству за счет учета S-параметров всех компонентов, установленных раньше по ходу сигнала. Необходимый формат данных (s2p) генерируется любым векторным анализатором цепей.

Взаимодействие с другими измерительными приборами Rohde&Schwarz

Датчики мощности также могут взаимодействовать с широкой номенклатурой измерительного оборудования: анализаторы спектра, генераторы сигналов, анализаторы цепей. Датчики мощности серии NRPxxS/T/A(N) подключаются к панели прибора (к специальному 6-пиновому разъему) через интерфейсный кабель NRP-ZK6 или к стандартному USB-разъему (через интерфейсный кабель NRP-ZKU). Также специальный кабель NRP-ZK8 позволяет подключаться к базовому блоку NRX.

При необходимости многоканальных измерений можно воспользоваться USB-концентратором NRP-Z5. Он позволяет использовать до 4 датчиков на одном ПК. Для датчиков серии NRPxxS/T/A(N) дополнительно требуются 6-пиновые кабели NRP-ZK6. USB-концентратор также сочетает в себе функции источника питания, шины синхронизации и входа/выхода синхронизации.

Дополнительные возможности

Каждый внешний измеритель мощности представляет собой дополнительный приемный порт. И он может служить различным целям (не только для точных измерений мощности), например:

• с анализаторами спектра: для запуска измерений при заданном уровне мощности;
• с анализаторами цепей: для калибровки мощности, при измерении точной мощности сигнала в произвольной точке испытательной установки (плоскость отсчета). Или для получения результатов для сигналов при неточных или неизвестных частотах (измерение смесителя с неизвестным гетеродинным сигналом);
• с генераторами сигналов: при анализе мощности (опция -K28 для генераторов R&S SMA/SMF) – измеряются время нарастания и время спада импульса, длительность импульса и его динамический диапазон. Кроме того, может выполняться анализ характеристик ИУ в зависимости от мощности/времени/частоты.