Miscellaneous

Jenis Sensor Daya RF Penyerapan

Jenis Sensor Daya RF Penyerapan

Daya RF tidak selalu mudah diukur. Ada beberapa metode untuk mengukur daya RF, masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Oleh karena itu, jenis sensor daya RF yang digunakan akan bergantung pada jenis sinyal yang akan diukur. Beberapa jenis teknologi sensor daya RF akan lebih dapat diterapkan pada daya rendah, yang lain untuk teknik modulasi di mana selubungnya bervariasi dan sebagainya.

Biasanya pengukur daya RF atau gelombang mikro akan terdiri dari unit di mana semua sirkuit kontrol dan pemrosesan berada, tetapi daya itu sendiri akan terdeteksi dalam apa yang biasanya disebut sensor atau "kepala". Oleh karena itu, pengukur daya dapat menggunakan salah satu dari sejumlah kepala daya sesuai dengan persyaratan yang tepat, terutama yang berkaitan dengan daya.

Perlu diperhatikan bahwa pengukur daya berfungsi sebagai beban untuk daya RF yang diserap oleh head. Pengukur daya tinggi ini memiliki beban besar yang dapat mengurangi tingkat daya yang dibutuhkan. Sebagai alternatif, sebagian kecil daya dapat diekstraksi dengan menggunakan penggandeng, atau dengan menggunakan peredam daya tinggi sehingga nilai daya kepala pengukur daya RF tidak terlampaui.

Teknologi sensor daya RF

Sensor daya RF adalah elemen kunci dari semua pengukur daya RF, dan pilihan jenis sensor akan bergantung pada kemungkinan aplikasi yang dipertimbangkan. Teknologi pengukur daya RF termasuk dalam salah satu dari dua kategori dasar:

  • Berbasis dioda detektor
  • Berbasis panas

Meskipun kedua jenis pengukur telah tersedia selama bertahun-tahun, kedua teknologi tersebut telah sangat disempurnakan selama bertahun-tahun dan mampu memenuhi tingkat kinerja yang sangat tinggi. Mengingat atributnya yang berbeda, mereka juga digunakan dalam berbagai jenis aplikasi.

Detektor dioda berdasarkan sensor pengukur daya RF

Bentuk paling lurus dari sensor daya RF yang digunakan dalam pengukur daya RF, menggunakan penyearah dioda untuk menghasilkan keluaran. Sensor daya RF yang menggunakan dioda dirancang sedemikian rupa sehingga sensor tersebut menghilangkan daya RF dalam suatu beban. Detektor dioda kemudian memperbaiki sinyal tegangan yang muncul di seluruh beban, dan ini kemudian dapat digunakan untuk menentukan tingkat daya yang memasuki beban.

Bentuk sensor daya inilah yang digunakan dalam banyak pengukur daya analog dasar, meskipun teknologinya juga digunakan dalam pengukur daya berkinerja tinggi.

Sensor daya RF berbasis dioda memiliki dua keunggulan utama:

  • Yang pertama adalah mereka mampu mengukur sinyal ke tingkat daya yang sangat rendah. Beberapa dari sensor daya RF berbasis dioda ini mampu mengukur tingkat daya serendah -70 dBm. Ini jauh lebih rendah daripada yang mungkin saat menggunakan sensor daya RF berbasis panas.
  • Keuntungan lain dari sensor pengukur daya RF berbasis dioda, adalah kenyataan bahwa mereka mampu merespons lebih cepat daripada varietas berbasis panas. Pada beberapa pengukur daya yang lebih tua, keluaran dari dioda sensor daya RF akan diproses dengan cara yang sederhana, tetapi pemrosesan pembacaan yang jauh lebih canggih dapat dilakukan dengan menggunakan teknik pemrosesan sinyal digital. Dengan cara ini, pembacaan dapat diproses untuk memberikan hasil dalam format yang diperlukan, integrasi dari waktu ke waktu diperlukan, atau memiliki pembacaan yang lebih cepat dan lebih instan jika diperlukan.

Meskipun prinsip dasar pengoperasian dioda sebagai detektor sudah dikenal, desain detektor dioda menghadirkan beberapa tantangan saat merancang instrumen uji yang akurat. Yang pertama adalah bahwa efek muatan yang disimpan dari dioda biasa membatasi jangkauan operasi dioda. Akibatnya, dioda semikonduktor logam - Dioda penghalang Schottky - digunakan dalam sensor daya RF karena dioda ini memiliki tingkat muatan tersimpan yang jauh lebih kecil dan juga memiliki titik nyala konduksi maju yang rendah.

Meskipun tegangan nyala rendah dari dioda Schottky (0,3 volt untuk silikon), ini masih membatasi level sinyal terendah yang dapat dideteksi - sinyal sekitar -20dBm diperlukan untuk mengatasi tegangan ini. Salah satu pendekatannya adalah dengan memasangkan AC dioda dan menerapkan bias 0,3 volt, tetapi ini hanya meningkatkan sensitivitas sekitar 10 dB sebagai akibat dari gangguan konduksi dan penyimpangan yang disebabkan oleh arus prategangan.

Saat ini, dioda semikonduktor Gallium-Arsenide (GaAs) sekarang sering digunakan karena memberikan kinerja yang unggul jika dibandingkan dengan dioda silikon. Dioda gallium arsenide yang digunakan dalam sensor daya RF biasanya dibuat menggunakan teknologi penghalang doped planar, dan meskipun dioda lebih mahal, mereka memberikan keuntungan yang signifikan untuk sensor daya pada frekuensi gelombang mikro.

Sensor daya dioda RF dan gelombang mikro sering kali menjadi sensor pilihan. Output dari dioda dapat diproses menggunakan pemrosesan pensinyalan digital tingkat lanjut. Ini berarti bahwa satu sensor mampu memberikan berbagai macam kemampuan yang tidak mungkin dilakukan dengan sensor berbasis panas. Dengan dioda yang mendeteksi selubung, berbagai bentuk gelombang dapat diukur.

Sensor pengukur daya RF berbasis panas

Seperti namanya, sensor berbasis panas membuang daya dari sumber dalam suatu beban dan kemudian mengukur kenaikan suhu yang dihasilkan.

Sensor daya RF berbasis panas memiliki keunggulan karena dapat mengukur daya rata-rata yang sebenarnya karena panas yang hilang merupakan bagian integral dari masukan daya selama periode waktu tertentu. Hasilnya, sensor daya RF ini mengukur tingkat daya RF tanpa tergantung pada bentuk gelombang. Jadi pengukurannya benar terlepas dari apakah bentuk gelombangnya CW, AM, FM, PM, berdenyut, memiliki faktor puncak yang besar, atau terdiri dari beberapa bentuk gelombang kompleks lainnya. Ini adalah keuntungan khusus dalam banyak hal, terutama karena QAM, dan bentuk modulasi fase lainnya semakin banyak digunakan dan ini tidak memiliki selubung konstan.

Mengingat konstanta waktu dengan sensor daya RF ini, mereka tidak cocok untuk mengukur nilai sesaat. Jika pengukuran ini diperlukan, jenis sensor lain mungkin lebih cocok.

Ada dua teknologi utama yang digunakan:

  • Sensor daya RF termistor: Sensor daya RF termistor telah banyak digunakan selama bertahun-tahun dan menyediakan metode yang sangat berguna untuk memungkinkan dilakukannya pengukuran daya RF berkualitas tinggi. Sementara teknologi termokopel dan dioda telah menjadi lebih populer dalam beberapa tahun terakhir, sensor daya RF termistor sering kali menjadi sensor daya RF pilihan karena memungkinkan daya DC untuk diganti untuk mengaktifkan kalibrasi sistem.

    Sensor daya RF termistor menggunakan fakta bahwa kenaikan suhu diakibatkan oleh hilangnya RF dalam beban RF. Ada dua jenis sensor yang dapat digunakan untuk mendeteksi kenaikan suhu ini. Salah satunya dikenal sebagai barretter - kawat tipis yang memiliki koefisien suhu positif. Yang lainnya adalah termistor - semikonduktor dengan koefisien suhu negatif yang biasanya berdiameter sekitar 0,5 mm. Saat ini hanya termistor yang digunakan dalam sensor daya RF.

    Teknik jembatan seimbang biasanya digunakan. Di sini resistansi elemen termistor dipertahankan pada resistansi konstan dengan menggunakan bias DC. Karena daya RF dihamburkan dalam termistor yang cenderung menurunkan resistansi, maka pada gilirannya bias dikurangi untuk menjaga keseimbangan jembatan. Penurunan bias kemudian merupakan indikasi kekuatan sedang menghilang.

    Sensor termistor saat ini berisi satu set termistor kedua untuk memberikan kompensasi terhadap perubahan suhu sekitar yang akan mengimbangi pembacaan.

  • Sensor daya RF termokopel: Termokopel banyak digunakan akhir-akhir ini dalam sensor daya RF dan gelombang mikro. Termokopel memberikan dua keuntungan utama:
    • Sensor ini menunjukkan tingkat sensitivitas yang lebih tinggi daripada sensor daya RF termistor dan oleh karena itu dapat digunakan untuk mendeteksi tingkat daya yang lebih rendah. Mereka dapat dengan mudah dibuat untuk memberikan pengukuran daya ke microwatt.
    • RF termokopel dan sensor daya gelombang mikro memiliki karakteristik deteksi hukum kuadrat. Ini menghasilkan daya RF input yang sebanding dengan tegangan output DC dari sensor termokopel.
    • Mereka menyediakan sensor daya yang sangat kuat untuk dibuat - mereka lebih kuat dari pada termistor.
    Termokopel adalah sensor berbasis panas yang sebenarnya dan oleh karena itu mereka memberikan daya rata-rata yang sebenarnya. Oleh karena itu, sinyal dapat digunakan untuk semua format sinyal asalkan tingkat daya rata-rata diperlukan.

    Prinsip termokopel sederhana - persimpangan logam yang berbeda menimbulkan potensi kecil bila ditempatkan pada suhu yang berbeda.

    Termokopel modern seperti yang digunakan dalam RF dan sensor daya gelombang mikro biasanya dirancang dalam chip sirkuit terintegrasi silikon tunggal. Mereka mendeteksi panas yang hilang sebagai akibat dari sinyal RF pada resistor beban.

Banyak pengukur daya RF menyediakan fasilitas untuk berbagai sensor daya frekuensi radio yang akan digunakan tergantung pada pengukuran alam yang akan dibuat. Sementara sensor daya RF berbasis panas lebih dapat diterapkan pada aplikasi yang memerlukan pengukuran terintegrasi, sensor berbasis dioda lebih cocok jika diperlukan pengukuran tingkat rendah atau seketika. Oleh karena itu, perlu untuk memilih sensor yang bergantung pada aplikasi yang diperkirakan.


Tonton videonya: Sensors, use and Review in Hindi (Oktober 2021).