Μετρητής απολαβής και φάσης

Μετρητής απολαβής και φάσης


Όσοι ασχολούνται με RF κυκλώματα γνωρίζουν το πόσο χρήσιμες είναι οι μετρήσεις που σχετίζονται με την απολαβή ή την εξασθένιση μίας βαθμίδας και την μετατόπιση φάσης που αυτή εισάγει. Συνήθως, η φάση και η απολαβή εκφράζονται με μία μιγαδική ποσότητα που ονομάζεται "συνάρτηση μεταφοράς" ή με τον φορμαλισμό των παραμέτρων S. Ο εξοπλισμός που απαιτείται για αυτού του είδους τις μετρήσεις είναι αρκετά δαπανηρός και αποτελείται από μετρητές ισχύος, αναλυτές φάσματος και αναλυτές δικτυωμάτων. Οι ερασιτέχνες ηλεκτρονικοί συνήθως δεν έχουν πρόσβαση σε τόσο ακριβό εξοπλισμό. Ευτυχώς όμως, υπάρχει ένα χαμηλού κόστους ολοκληρωμένο κύκλωμα που  επιτρέπει να πραγματοποιούμε ακριβείς μετρήσεις απολαβής και φάσης σε συχνότητες έως και 2.7 GHz. Πρόκειται για το ολοκληρωμένο κύκλωμα AD8302 που παράγεται από την Analog Devices.

Το AD8302 είναι ένας μετρητής φάσης και απολαβής που λειτουργεί στην περιοχή από μερικά KHz έως 2.7GHz και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα πολύ μεγάλο πλήθος εφαρμογών που σχετίζονται με RF μετρήσεις. Στο φυλλάδιο πληροφοριών του AD8302 αναφέρονται με λεπτομέρειες πάρα πολλά σχετικά παραδείγματα εφαρμογών και παρουσιάζονται πάρα πολλά κυκλώματα και ιδέες. Το κύκλωμα που παραθέτουμε παρακάτω είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αντίστοιχης εφαρμογής. Όλα τα εξαρτήματα του κυκλώματος είναι επιφανειακής στήριξης. 

Μετρητής απολαβής και φάσης

Σύντομη περιγραφή του κυκλώματος

To AD8302 μπορεί να μετρήσει τη διαφορά πλάτους (απολαβή) σε db και τη διαφορά φάσης (σε μοίρες) μεταξύ δύο σημάτων, χρησιμοποιώντας ένα ζεύγος από πανομοιότυπους λογαριθμικούς ενισχυτές, αποδιαμορφωτές, ένα συγκριτή φάσης και μερικές βαθμίδες γραμμικής άθροισης και αφαίρεσης. Τα προς μέτρηση σήματα εφαρμόζονται στις εισόδους A και B και οδηγούνται σε δύο λογαριθμικούς ενισχυτές. Μία βαθμίδα αφαίρεσης, αφαιρεί τα σήματα των εξόδων των δύο λογαριθμικών ενισχυτών και το σήμα διαφοράς οδηγείται στην  έξοδο VMAG. Οι λογαριθμικοί ενισχυτές οδηγούν επίσης και ένα συγκριτή φάσης. Ο συγκριτής φάσης παράγει στην έξοδό του μία τάση που είναι ανάλογη της διαφοράς φάσης των δύο εισερχόμενων σημάτων. Η τάση αυτή είναι διαθέσιμη στον ακροδέκτη VPHS.

Η έξοδος VMAG παρέχει μία τάση που είναι ανάλογη της διαφοράς πλάτους των δύο εισερχομένων σημάτων και η έξοδος VPHS μία τάση που είναι ανάλογη της διαφοράς φάσης. Η κλίμακα μέτρησης είναι 30mV ανά db, στην έξοδο VMAG, και 10mV/μοίρα, στην έξοδο VPHS. Η δυναμική περιοχή μέτρησης, όσον αφορά το πλάτος (απολαβή), είναι 60dB (από -30db έως +30db με βήμα 30 mV/dB) και όσον αφορά τη φάση είναι 0°–180° (με κλίμακα 10 mV/μοίρα). Για αναλυτικότερες λεπτομέρειες σχετικά με τις περιοχές και τις κλίμακες μέτρησης, μπορείτε να ανατρέξετε στη σελίδα 16 του φυλλαδίου πληροφοριών του AD8302.

Αν στη μία είσοδο του κυκλώματος συνδέσουμε το σήμα εισόδου μίας βαθμίδας RF και στην άλλη είσοδο το σήμα εξόδου της ίδιας βαθμίδας, τότε η έξοδος VMAG θα παρέχει μία τάση που θα είναι ανάλογη της απολαβής της εκάστοτε βαθμίδας. Αυτό είναι ένα παράδειγμα σχετικής μέτρησης που αφορά τη μέτρηση της απολαβής μίας βαθμίδας (ή αλλιώς, το μέτρο της παραμέτρου S21). Το AD8302 μπορεί όμως να χρησιμοποιηθεί και για απόλυτες μετρήσεις πλάτους ή φάσης, αν στη μία είσοδο εφαρμόσουμε ένα βαθμονομημένο σήμα αναφοράς και στην άλλη το υπό μέτρηση σήμα.

Στο  φυλλάδιο πληροφοριών του ΑD8302 υπάρχουν πολλές ακόμη ενδιαφέρουσες ιδέες για RF μετρήσεις που μπορούν να πραγματοποιηθούν με το κύκλωμα που παρουσιάσαμε. Μία εξ αυτών είναι αρκετά πρωτοποριακή και αφορά τη μέτρηση του λόγου στασίμων και της απώλειας επιστροφής σε μία γραμμή μεταφοράς με χρήση κατευθυντικού ζεύκτη.