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Los sensores de potencia de pico ofrecen más de lo que se puede ver a simple vista

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Echamos un vistazo de primera mano a una serie de sensores de potencia de pico que demuestran capacidades que van más allá de las mediciones básicas de potencia.

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Los sensores de potencia son una especialidad de Boonton Electronics, que tiene una presencia significativa en el mundo de la medición de potencia de RF. La serie CPS2000 de la compañía de sensores de potencia media conectada fue presentada en un artículo el pasado octubre titulado, "Los sensores de potencia media no se conforman con el rendimiento medio" Este artículo continúa ese tema presentando una mirada de primera mano a la serie RTP5000 de Boonton de sensores de potencia de pico en tiempo real (Fig. 1). Boonton Electronics es una subsidiaria de Wireless Telecom Group.

Un retroceso de la serie RTP5000

La serie RTP5000 consta de cinco modelos: RTP5006, RTP5318, RTP5340, RTP5518 y RTP5540. El RTP5006 opera de 50 MHz a 6 GHz; el RTP5318 y RTP5518 de 50 MHz a 18 GHz; y el RTP5340 y RTP5540 de 50 MHz a 40 GHz. Los sensores se utilizan junto con el software Boonton Power Analyzer que se puede descargar del sitio web de Boonton. Una vez descargado el software, simplemente conecte el sensor al PC con un cable USB para comenzar.

Los sensores RTP5000 cuentan con la tecnología de procesamiento de energía en tiempo real (RTPP) de Boonton. La compañía afirma que esta tecnología permite a los sensores "capturar, mostrar y medir cada pulso, fallo y detalle sin dejar huecos en los datos y sin latencia cero" Otro aspecto de estos sensores que a Boonton le gusta destacar es el ancho de banda de vídeo de 195 MHz y la capacidad de medir tiempos de subida de hasta 3 ns. La compañía dice que el ancho de banda de vídeo de 195 MHz es "seis veces mayor que el que consiguen los productos alternativos" Por lo tanto, según Boonton, un ancho de banda de vídeo superior a 100 MHz hace que la serie RTP5000 sea ideal para la caracterización de señales Wi-Fi y 5G.

Los sensores RTP5000 tienen una variedad de casos de uso. Walt Strickler, vicepresidente y gerente general de Wireless Telecom Group, dice: "Las principales aplicaciones de la serie RTP5000 son la caracterización y validación del diseño de radares comerciales y militares/aeroespaciales, guerra electrónica y comunicaciones inalámbricas (LTE, 5G, Wi-Fi)"

Una mirada hacia arriba y hacia abajo

Ahora, profundicemos en la serie RTP5000 demostrando algunas mediciones reales utilizando dos sensores RTP5006. Para obtener una idea básica de los sensores y del software Boonton Power Analyzer, comencemos por mostrar una simple medición de una señal de RF pulsada. En este ejemplo, una señal de RF pulsada de 2 GHz se medirá con un sensor RTP5006. La señal tiene un ancho de pulso de 2 µs y un período de 10 µs.

La figura 2 muestra una medición de trazas de la señal de RF pulsada de 2 GHz utilizando el software Boonton Power Analyzer. Un aspecto significativo es la función de mediciones automáticas, que se muestra a la izquierda de la Figura 2. Esta función proporciona a los usuarios acceso instantáneo a 16 mediciones diferentes, incluyendo ancho de pulso, tiempo de subida, tiempo de caída, período, frecuencia de repetición de pulso (PRF), ciclo de trabajo, y más.

Además, no es de extrañar que el software permita a los usuarios especificar muchos de los ajustes de medición. Por ejemplo, al hacer clic en la ficha Tiempo/Trig, se puede establecer la base de tiempo, el retardo de disparo y la posición de disparo. Los usuarios también pueden configurar la fuente del disparo, el modo de disparo, el nivel de disparo, la pendiente (positiva o negativa) y la retención.

Mediciones de ganancia y PAPR

Ahora que hemos mostrado una medida muy básica, pasemos a algo un poco más avanzado. Para el siguiente ejemplo de medición (Fig. 3) se utilizará una ayuda de demostración de Boonton.

La ayuda de demostración es una caja bastante versátil. No sólo genera una señal, sino también ruido gaussiano. El ruido se puede utilizar para modular la señal de forma eficaz mediante la conmutación de un interruptor en la parte delantera de la caja.

La señal generada (con o sin modulación aplicada por la fuente de ruido) pasa a través de un atenuador variable antes de ser amplificada por un amplificador de ganancia de 14 dB. El puerto REF OUT de la ayuda demo proporciona una referencia de la señal generada antes de ser amplificada, mientras que la señal amplificada se proporciona a través del puerto AMP OUT. Además, el nivel de atenuación se puede ajustar con dos diales.

Cuando se utilizan dos sensores, es posible realizar mediciones como la ganancia y el retardo de propagación. Aquí, veremos la medida de la ganancia. La ayuda de demostración se utilizará para generar una señal de impulsos con una anchura de impulsos variable. Una señal ortogonal de división de frecuencia múltiple (OFDM) puede ser replicada modulando la señal pulsada con la fuente de ruido.

Para este ejemplo se utilizarán dos sensores RTP5006. Una de ellas está conectada al puerto REF OUT de la ayuda demo, mientras que la otra está conectada al puerto AMP OUT. Las medidas se sincronizan conectando un cable del conector MULTI I/O de un sensor al mismo conector del otro. Este conector MULTI I/O sirve como una interconexión de sincronización de disparo cuando se emplean múltiples sensores.

La Figura 4 muestra la medición de trazas, con la medición preamplificada en amarillo y la medición post-amplificada en azul. También hay que tener en cuenta que el nivel de atenuación de la ayuda de demostración se fijó en 10 dB.

Después de bajar la base de tiempo a 5 µs/div, los marcadores pueden colocarse en posiciones apropiadas dentro del pulso para su análisis (Fig. 5). La pantalla de Mediciones de marcadores, que se muestra a la izquierda, revela que la potencia media sobre el intervalo de marcadores (denominado MkAvg) de la medición preamplificada es de -11,169 dBm. La potencia media sobre el intervalo de marcadores de la medición post-amplificada es de +2,814 dBm, lo que revela una ganancia de aproximadamente 14 dB como se esperaba.

Cuando los marcadores permanecen donde están, se puede realizar un análisis complementario de la función de distribución acumulativa (CCDF) haciendo clic en la pestaña CCDF. Un análisis del CCDF es una forma eficaz de examinar la relación de potencia pico a promedio (PAPR). Una curva CCDF muestra el tiempo que la señal pasa en o por encima de un nivel de potencia determinado.1 El eje x indica cuánto excede la potencia máxima a la potencia media. El eje y representa el porcentaje de tiempo que la señal pasa en o por encima del nivel de potencia especificado por el eje x

La Figura 6 ilustra las curvas CCDF del preamplificador (amarillo) y del post-amplificador (azul) junto con una referencia gaussiana mostrada en gris. Revela que las dos curvas CCDF están bastante alineadas.

Ahora, cambiemos la atenuación a 0 dB. La Figura 7 muestra las curvas CCDF resultantes. La curva CCDF post-amplificador (azul) se desplaza dramáticamente hacia la izquierda, revelando una cantidad significativa de compresión debido a la disminución de la atenuación (es decir, al hacer que el amplificador sea más duro). Lo que esta medición demuestra es que los sensores RTP5000 son una buena herramienta para el análisis PAPR

Los sensores RTP5000 ofrecen capacidades que van más allá de simples mediciones de potencia, como el análisis PAPR, que se destaca en este artículo. Y aunque no se presentaron las mediciones de retardo a la propagación, también son posibles gracias a la estabilidad del disparo de los sensores RTP5000. Además, mientras que el software puede tomar un poco de tiempo para acostumbrarse, los usuarios deberían ser capaces de entenderlo relativamente rápido. En resumen, parece que Boonton tiene una línea de productos ganadora con la serie RTP5000.

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