Mesurer des circulateurs et des multiplexeurs de sortie satellite en conditions réelles

L'analyseur de réseaux vectoriels R&S®ZNA propose la meilleure gamme dynamique du marché. Une telle sensibilité ouvre la voie à des applications potentielles qui jusqu'alors étaient inaccessibles à un analyseur de réseaux vectoriels.

ZNA-measure-satellite-output-multiplexers_ac_5216-3214_49297_02a.jpg

Votre tâche

Les multiplexeurs de sortie (OMUX, Output Multiplexer) utilisés pour les charges utiles des satellites de communication sont conçus pour combiner différents canaux filtrés en un flux commun vers l'antenne. Reposant sur des guides d'onde, ces dispositifs possèdent la capacité de filtrage nécessaire à chacune des bandes de canal d'intérêt et gèrent généralement des puissances jusqu'à 300 W dans les bandes de fréquence Ku et Ka (liaison descendante). Les filtres de canal intègrent souvent des techniques de compensation thermique, réduisant ainsi l'encombrement et le poids par rapport aux concepts de la génération précédente à base d'Invar. La compensation thermique est la clé de la performance d'un canal, ce paramètre dépend fortement de la température à proximité de l'unité de compensation.

Cette température est notoirement difficile à prévoir par analyse.

De la même façon, la performance des circulateurs haute puissance de 300 W dans les bandes Ku et Ka (liaison descendante) dépend fondamentalement de la température au sein des ferrites. Il est également difficile de prévoir cette température de manière fiable par le biais d'une analyse.

Jusqu'à présent, il était impossible de tester ces dispositifs à haute puissance pour révéler leur véritable réponse en fréquence, puisqu'ils étaient normalement alimentés au moyen d'un amplificateur à tube à ondes progressives (ATOP), ce qui n'est pas adapté à une commutation rapide entre fréquences. Au lieu de cela, ces équipements étaient généralement testés à des niveaux de puissance faibles au moyen d'un analyseur de réseaux vectoriels, et l'OMUX ou le circulateur était chauffé jusqu'à une température effective calculée pour simuler les effets de la dissipation de puissance au sein du dispositif.

Cette méthode présente toutefois un problème : il est difficile de calculer une température homogène effective, particulièrement dans le cas de circulateurs et de filtres de canaux OMUX compensés en température. Dans l'application réelle, la chaleur ne se dissipe pas de manière homogène sur l'ensemble du dispositif. Des points chauds se forment aux emplacements où se dissipe le plus de puissance au sein de la structure, ce qui affecte le comportement électrique d'une manière difficile à reproduire.

Solution Rohde & Schwarz

Sur le marché des analyseurs de réseaux, le modèle R&S®ZNA propose la gamme dynamique la plus élevée.

Cette gamme dynamique permet des mesures réelles des paramètres S via des coupleurs haute puissance au facteur de couplage élevé.

La configuration ci-dessous permet d'utiliser l'ATOP pour fournir un stimulus en ondes continues (CW) haute puissance à l'OMUX à la fréquence souhaitée, ce qui induit les effets thermiques désirés. Les mesures de paramètres S sont couplées à travers les coupleurs à guide d'onde haute puissance. Ces dispositifs présentent un facteur de couplage allant de 50 à 60 dB. Si cette caractéristique protège les ports de l'analyseur de réseaux d'éventuels dommages liés à la haute puissance, elle induit une difficulté pour l'instrument de mesure car un rapport signal / bruit (à savoir une plage dynamique) élevé est nécessaire pour que les récepteurs puissent détecter les signaux émis et réfléchis.

ZNA
Gamme dynamique atteignable dans la bande de fréquence Ku (liaison descendante) ; avec l'utilisation d'une bande passante de mesure de 1 Hz

Conclusion

La gamme dynamique inégalée de l'analyseur de réseaux vectoriels R&S®ZNA autorise une nouvelle méthode de mesure pour tester des dispositifs à guide d'onde haute puissance. Aujourd'hui, pour la première fois, il est possible de tester ces types d'équipements en conditions réelles de fonctionnement et de mieux appréhender les effets de la compensation thermique en fonction de la fréquence.

Setup of high-power OMUX testing with the R&S®ZNA four-port vector network analyzer
Setup of high-power OMUX testing with the R&S®ZNA four-port vector network analyzer