Entendiendo la RF - Instrumentación de prueba y medición de RF

Instrumentación de prueba y medición de RF: analizador de espectro

El primer instrumento es el analizador de espectro. La palabra «espectro» por lo general se refiere a un rango de frecuencias. Para el espectro de radiofrecuencia se utiliza para detectar y medir qué tipos de señales están presentes y en qué frecuencias: sus potencias, cualquier modulación, etc. un instrumento especial llamado analizador de espectro. La función más básica de un analizador de espectro es mostrar la potencia en relación con la frecuencia, medir dónde y en qué proporción está presente la RF.La potencia se mide en relación con otras potencias y se expresa en «dB» o decibelios.

Además de la potencia en función de la frecuencia básica, muchos analizadores de espectro pueden también demodular diferentes tipos de señales. Esto va desde señales analógicas básicas, como aquellas que se utilizan en las radios FM, hasta señales digitales complejas, como aquellas que se utilizan en LTE y Wi-Fi. Demodulación significa extraer la información de una señal, la cual también puede utilizarse para saber cuánto error o inexactitud existe en una señal modulada o portadora de información. Cuando se utiliza un analizador de espectro de esta manera, a menudo se lo conoce como analizador de señales.

Instrumentación de prueba y medición de RF: generador de señales

Las señales de radiofrecuencia provienen de diferentes dispositivos, como teléfonos celulares, un control remoto de un automóvil, o un satélite GPS. Se utiliza un generador de señales para crear los diferentes tipos de señales de radiofrecuencia que se necesitan para diseñar y probar dispositivos de RF, sobre todo receptores. Estas señales pueden ser simples, sin modular o moduladas complejas, como las que se utilizan en la mayoría de comunicaciones inalámbricas. Un generador de señales permite al usuario controlar todos los parámetros de las señales que genera, como potencia, frecuencia y modulación.

Una combinación común de instrumentos de prueba y medición es un analizador de espectro y un generador de señales. Por ejemplo, en caso de que el dispositivo a examinar sea un amplificador, se utiliza un generador de señales para generar una señal que se envía al dispositivo. La señal amplificada puede entones medirse y analizarse con un analizador de espectro.

Instrumentación de prueba y medición de RF: analizador de redes

En el mundo de RF, una red es un dispositivo que tiene uno o más puertos, cada uno de los cuales puede pasar, reflejar y/o absorber energía de RF. Estos suelen ser los componentes usuales en un sistema y además un teléfono celular tiene muchos componentes que pueden describirse como «red». Para asegurarse de que esos componentes funcionen apropiadamente y así asegurar el rendimiento de todo el sistema se necesitan maneras exactas, confiables y repetibles para medirlos. Las redes se prueban inyectándoseles RF en uno de sus puertos y de manera simultánea medir cuánta RF se refleja de vuelta desde ese puerto, así como cuánta RF emiten los otros puertos. También mide cuánto retardo la red introduce y cómo la red cambia otras características de la señal inyectada.

Un analizador de redesgenera y mide energía de RF y es similar a la combinación de generador de señales y un analizador de espectro. Los analizadores de redes pueden medir pequeñas variaciones o cambios en las señales, y se utilizan sofisticadas rutinas de calibración para minimizar o eliminar errores. Los analizadores de redes por lo general suelen encontrarse en laboratorios, los analizadores de redes portátiles se utilizan en el campo para probar cables y antenas. También se les conoce como analizadores de redes vectoriales o VNA.

Instrumentación de prueba y medición de RF: sensores de potencia

Los sensores de potenciase utilizan para una medición simple de la potencia recibida. La función básica de un sensor de potencia es informar la potencia como un número, como 10.92 dBm. Los sensores de potencia no son tan sofisticados como los instrumentos antes mencionados, pero son ampliamente utilizados en el mundo de la RF y pueden fácilmente encontrarse en la mayoría de laboratorios de RF.

Mediciones OTA de RF

La mayoría de mediciones en RF utilizan cables para mover las señales entre el instrumento y el dispositivo. Al utilizar RF conducida, cosas como los niveles de potencia recibidos por el dispositivo pueden controlarse con mayor precisión.

Algunas de las tecnologías más recientes, como la 5G requieren de mediciones «over-the-air» u OTA, en donde las señales se irradian dentro y/o fuera del dispositivo. Esto se debe principalmente a las frecuencias más altas utilizadas y a la falta de un «conector de RF» en el dispositivo. En este caso, las mediciones requieren de cajas o cámaras apantalladas especiales para evitar que otras señales de RF entren y/o impedir que las señales de prueba se irradien hacia el exterior.

Otros tipos de instrumentos de prueba y medición de RF

Además de las cuatro categorías mencionadas, existen muchos otros tipos de instrumentos de prueba y medición de RF.

Los probadores de comunicaciones son una combinación de un generador de señales y un analizador de espectro o de señales, diseñados para probar dispositivos de comunicación inalámbrica, como teléfonos celulares, Wi-Fi y dispositivos Bluetooth. Estos pueden emular un dispositivo inalámbrico, un punto de acceso, o una estación base, además de permitir pruebas de voz y datos.

En EMC o compatibilidad electromagnética, se prueba si los dispositivos eléctricos irradian involuntariamente RF, que podría interferir con otros dispositivos. Por ejemplo, si una lavadora interfiere con nuestro teléfono celular.

Estrechamente relacionados con los ensayos de EMC están los amplificadores, que incrementan la potencia de la señal de RF y por lo tanto pueden utilizarse para crear señales de RF de alta potencia que son necesarias para algunos ensayos de EMC.

Los osciloscopios son otra categoría de instrumentos de prueba y medición de RF, los cuales se utilizan para pruebas eléctricas de RF y no RF.