Compreender RF - equipamentos de teste e medição de RF

Equipamentos de teste e medição de RF: analisadores de espectro

O primeiro instrumento é o analisador de espectro. A palavra espectro geralmente se refere a uma faixa de frequências. Para o espectro de radiofrequência, um instrumento especial, chamado analisador de espectro, é utilizado para detectar e medir quais tipos de sinais estão presentes em quais frequências: suas potências, qualquer modulação, etc. A função mais básica de um analisador de espectro é exibir potência versus frequência, medir onde a RF está presente e a quantidade de RF presente.A potência é medida em relação a outras potências e expressa em “d-b” ou decibéis.

Além da potência básica versus frequência, muitos analisadores de espectro também podem demodular diferentes tipos de sinais. Isso abrange desde sinais analógicos básicos, como os usados no rádio FM, até sinais digitais complexos, como os usados em LTE e Wi-Fi. Demodulação é a extração das informações de um sinal, que também podem ser usadas para diferenciar quantos erros ou imprecisões há em um sinal modulado ou em um sinal portador de informações. Quando um analisador de espectro é usado dessa maneira, geralmente ele é chamado de analisador de sinal.

Equipamentos de teste e medição de RF: geradores de sinais

Os sinais de RF vêm de vários dispositivos, como telefones celulares, chaves de veículos ou satélites GPS. Um gerador de sinais é usado para criar os diferentes tipos de sinais de RF necessários para projetar e testar dispositivos de RF, principalmente receptores. Esses sinais podem ser sinais simples e não modulados ou podem ser sinais modulados complexos, como os usados na maioria das comunicações sem fio. Um gerador de sinais permite que o usuário controle todos os parâmetros dos sinais que gera, incluindo potência, frequência e modulação.

Uma combinação comum de instrumentos de teste e medição é a de um analisador de espectro com um gerador de sinais. Por exemplo, se o “DUT” ou dispositivo em teste for um amplificador, um gerador de sinais será usado para gerar um sinal enviado para o dispositivo em teste. O sinal amplificado pode então ser medido e analisado através da utilização de um analisador de espectro.

Equipamentos de teste e medição de RF: analisadores de redes

No mundo da RF, uma rede é um dispositivo que possui uma ou mais portas que podem permitir a passagem, refletir e/ou absorver energia de radiofrequência. As redes geralmente são componentes de um sistema e um telefone celular possui muitos componentes que podem ser descritos como uma “rede”. Para se certificar de que esses componentes estejam funcionando adequadamente de forma a garantir o desempenho de todo o sistema, são necessárias maneiras precisas, confiáveis e reprodutíveis de medi-los. As redes são testadas através da introdução de RF em uma das portas e da medição simultânea de quanta RF é refletida de volta a partir dessa porta e de quanta RF sai das outras portas. Também é medido quanto de atraso é introduzido pela rede e como a rede altera outras características do sinal introduzido.

Um analisador de redestanto gera quanto e mede energia de RF e é semelhante à combinação de um gerador de sinais e de um analisador de espectro. Os analisadores de redes podem medir pequenas variações ou alterações nos sinais e são utilizadas rotinas de calibração sofisticadas para minimizar ou remover erros. Os analisadores de redes são mais comumente encontrados em laboratórios; analisadores de redes portáteis são usados em campo para testar cabos e antenas. Os analisadores de redes também são chamados de analisadores de redes vetoriais ou V-N-As.

Equipamentos de teste e medição de RF: sensores de potência

Os sensores de potênciasão utilizados para uma medição simples da potência recebida. A função básica de um sensor de potência é informar a potência enquanto número, como 10,92 dBm. Os sensores de potência não são tão sofisticados quanto os outros instrumentos mencionados, mas são amplamente utilizados no mundo da RF e podem ser facilmente encontrados na maioria dos laboratórios de RF.

Testes de RF OTA (over-the-air)

A maioria dos testes de RF utiliza cabos para transmitir os sinais entre o instrumento e o DUT ou dispositivo em teste. Ao utilizar RF conduzida, elementos como os níveis de potência recebida pelo DUT podem ser controlados de forma mais precisa.

Algumas das tecnologias mais recentes, como o 5G, necessitam de testes over-the-air ou OTA, em que os sinais são irradiados para dentro e/ou para fora do dispositivo em teste. Isso acontece principalmente devido às frequências mais altas utilizadas e à falta de um “conector de RF” no dispositivo em teste. Nesse caso, os testes requerem caixas ou câmaras blindadas especiais para evitar que outros sinais de RF entrem e/ou para evitar que os sinais de teste sejam irradiados.

Outros tipos de instrumentos de teste e medição de RF

Além das quatro categorias mencionadas, existem muitos outros tipos de instrumentos de teste e medição de RF.

Os testadores de comunicações são uma combinação de um gerador de sinais e um analisador de sinal e espectro, projetados para testar dispositivos de comunicação sem fio, como telefones celulares, Wi-Fi e dispositivos Bluetooth. Eles podem emular um dispositivo sem fio, um ponto de acesso ou uma estação rádio-base e permitir tanto testes de voz quanto de dados.

Na EMC, ou compatibilidade eletromagnética, os dispositivos alimentados de forma elétrica são testados para verificar se eles irradiam RF involuntariamente, o que pode interferir em outros dispositivos. Um exemplo disso é quando uma máquina de lavar roupa interfere no nosso telefone celular.

Particularmente relacionados aos testes de EMC estão os amplificadores, que aumentam a potência do sinal de RF e, consequentemente, podem ser utilizados para criar os sinais de RF de alta potência necessários para alguns testes de EMC.

Os osciloscópios constituem outra categoria de instrumentos de teste e medição de RF, utilizados para testes elétricos com RF e sem RF.