Измеритель мощности работает как орган контроля передатчика и приёмника, и его динамический диапазон определяет, какие уровни система видит в одной шкале. Логарифмические детекторы сжимают диапазон в напряжение, пропорциональное децибелам, и их характеристики считаются в проекте измерителя. В статье разобраны логарифмическая характеристика и её наклон, детектор последовательного детектирования, среднеквадратичные детекторы, температурный дрейф, измерители с ответвителями, шумовой пол и порядок построения измерителя.
Логарифмическая характеристика и её наклон
Логарифмическая характеристика работает как сжатие диапазона в линейную шкалу, и её наклон считается главной величиной детектора. Типовой наклон составляет 20-25 мВ на децибел, и его точность работает на перевод напряжения в уровень. Линейность логарифмической характеристики измеряется отклонением от идеального логарифма, и её типовые значения составляют плюс-минус 0,5-1 дБ в середине диапазона. Динамический диапазон детектора составляет 60-90 дБ, и его нижний пол и верхний предел работают на охват шкалы. Расчёт шкалы для практического случая прямое, наклон 25 мВ/дБ при диапазоне 80 дБ даёт размах напряжения 2000 мВ, и его масштаб считается в цифре после детектора. Практическая связка, наклон, линейность и диапазон, и их сумма работает на точность измерителя. Наклон зависит от частоты и температуры, и его дрейф считается в погрешности. Проверка характеристики идёт измерением с калиброванным аттенюатором, и её фактическая кривая сравнивается с идеальным логарифмом. Экономия на линейности платится точностью измерителя, и её цена в контроле передатчика измеряется децибелами погрешности. Практическая работа с наклоном заслуживает отдельного взгляда. Наклон измеряется при калибровке с аттенюатором, и его кривая по частоте работает на таблицу. Перевод напряжения в уровень в цифре работает по фактическому наклону, и его дрейф компенсируется таблицей с температурным датчиком. Проверка идёт на нескольких частотах диапазона, и её данные работают на калибровку. Динамический диапазон детектора работает на охват шкалы, и его расширение дополнительными каскадами работает на наклон и линейность. Практическая связка, диапазон, наклон и число каскадов, и их сумма считается в проекте. Два детектора с разными диапазонами работают в связке, и их перекрытие держит измерение в одной шкале.
Детектор последовательного детектирования в каскаде
Детектор последовательного детектирования работает как каскад усилителей с детекторами, и его логарифмическая характеристика складывается из суммы каскадов. Каждый каскад работает в линейном режиме до своего детектора, и при достижении уровня детектор начинает вклад, и сумма вкладов даёт логарифм. Расчёт наклона прямое, наклон каскада с его усилением и детектором складывается в общий наклон, и его величина считается от схемы. Практическая связка, число каскадов, усиление и наклон, и их сумма работает на динамический диапазон, и для 80 дБ работает 8-10 каскадов с усилением 10-12 дБ. Линейность характеристики зависит от суммы вкладов, и её отклонения у стыков каскадов работают на погрешность. Полоса видео детектора работает на отклик, и её время отклика измеряется наносекундами для радиолокационных применений. Практическая связка, число каскадов и полоса, и их компромисс работает на диапазон и скорость. Проверка идёт измерением характеристики с калиброванным аттенюатором на нескольких частотах, и её уровень сравнивается с расчётом. Экономия на каскадах платится диапазоном, и его цена в измерителе измеряется децибелами шкалы. Практическая работа с каскадом детектора заслуживает отдельного взгляда. Усиление каждого каскада работает на стык характеристики, и его выбор считается от требуемой линейности. Детекторы каскадов работают с их смещением, и его стабильность считается в схеме. Проверка идёт по кривой характеристики с локализацией стыков, и её отклонения работают на настройку усиления.
Среднеквадратичные детекторы и пик-фактор
Среднеквадратичный детектор работает на истинное среднеквадратичное значение, и его преимущество проявляется на сигналах с пик-фактором. Пик-фактор до 15 дБ без потери точности работает как главное отличие от пикового детектора, и его работа на сложных сигналах обязательна. Расчёт погрешности пикового детектора на сигнале с пик-фактором прямое, его показания занижаются относительно среднеквадратичного значения, и их разница достигает единиц дБ. Практическая связка, пик-фактор сигнала, тип детектора и погрешность, и их сумма работает на выбор. Среднеквадратичный детектор с его тепловой или вычислительной работой держит точность на модулированных сигналах, и его полоса работает на минимальную частоту модуляции. Логарифмический детектор на модулированном сигнале даёт среднее логарифмов, и его отличие от логарифма среднего считается в погрешности, и для сигналов с пик-фактором 10 дБ она достигает единиц дБ. Практическое решение, среднеквадратичный детектор для контроля мощности передатчика, логарифмический для индикации уровня в приёмнике, и их выбор от задачи работает. Проверка идёт сравнением детекторов на одном сигнале, и их расхождение показывает фактическую погрешность. Экономия на типе детектора платится погрешностью, и её цена в контроле передатчика измеряется децибелами. Практическая работа со среднеквадратичным детектором заслуживает отдельного взгляда. Его полоса видео работает на минимальную частоту модуляции, и её нижний предел считается в проекте. Тепловая работа детектора держит точность при разных формах сигнала, и её время отклика считается от полосы. Проверка идёт с сигналами разной формы при одинаковой мощности, и её расхождение показывает фактическую погрешность.
Температурный дрейф и его компенсация
Температурный дрейф работает на погрешность измерителя, и его величина считается в проекте. Наклон и смещение детектора плывут с температурой, и их дрейф в доли децибела на десятки градусов работает на точность без компенсации. Расчёт дрейфа для практического случая прямое, детектор с дрейфом 0,1 дБ на десяток градусов при перепаде 50 градусов даёт погрешность 0,5 дБ, и её величина считается в бюджете измерителя. Практическое решение, компенсация в цифре по таблице с температурным датчиком, и её остаток считается после компенсации. Калибровка по температуре ведётся на нескольких точках диапазона, и её таблица работает на остаток в сотые доли децибела. Практическая связка, дрейф детектора, таблица компенсации и её остаток, и их сумма работает на фактическую точность. Смещение детектора работает на нижний пол шкалы, и его дрейф на нём заметнее, чем на середине. Проверка дрейфа идёт измерением в термокамере при нескольких температурах, и её кривая работает на таблицу. Экономия на компенсации платится точностью, и её цена в контроле передатчика измеряется децибелами. Для измерителей с требованиями в сотые доли децибела компенсация с её таблицей считается обязательной. Практическая работа с таблицей компенсации заслуживает отдельного взгляда. Сетка температур калибровки работает на интерполяцию, и её плотность считается от кривой дрейфа. Датчик температуры рядом с детектором работает на её актуальность, и его инерция учитывается при быстрых перепадах. Проверка компенсации идёт измерением в камере после загрузки таблицы, и её остаток сравнивается с требованием.
Измерители мощности с ответвителями
Измеритель мощности с ответвителем работает на связь, и его точность считается по цепочке. Ответвитель с коэффициентом связи 20-30 дБ снимает долю мощности на детектор, и его частотная зависимость работает на точность. Расчёт цепочки прямое, связь ответвителя, потери его выхода и характеристика детектора складываются в общую калибровку, и её точность после калибровки составляет плюс-минус 0,5 дБ. Практическая связка, ответвитель, детектор и калибровка, и их сумма работает на точность измерителя. Направленность ответвителя работает на разделение падающей и отражённой мощности, и её величина в 20-30 дБ работает на точность при рассогласовании нагрузки. Двунаправленный ответвитель с двумя детекторами работает на контроль прямой и отражённой мощности одновременно, и его работа на защиту передатчика обязательна. Практическое решение, ответвитель с контролируемой связью, детектор с компенсацией и калибровка по эталонному измерителю, и их сумма закрывает точность. Проверка идёт сравнением с эталонным измерителем на нескольких частотах и уровнях, и её расхождение работает на таблицу калибровки. Экономия на ответвителе платится точностью, и её цена в контроле передатчика измеряется децибелами. Практическая работа с ответвителем заслуживает отдельного взгляда. Связь ответвителя калибруется по частоте, и её кривая входит в таблицу измерителя. Потери его выхода с согласованностью работают на детектор, и их величина считается в цепочке. Направленность проверяется эталонной нагрузкой, и её фактическая величина работает на точность при рассогласовании. Для измерителей с требованиями в десятые доли калибровка считается обязательной частью цепочки.
Расчёт шумового пола детектора
Шумовой пол детектора считается от его коэффициента шума и полосы видео, и его расчёт работает на нижнюю границу шкалы. Формула прямое, приведённый ко входу пол составляет минус 174 + NF + 10·log(Bv), и для коэффициента шума 10 дБ и полосы видео 1 МГц он даёт минус 174 + 60 + 10 = минус 104 дБм. Практический пол ограничен смещением детектора и изоляцией тракта, и его типовые значения составляют минус 80-90 дБм, что на 14-24 дБ выше теоретического расчёта. Связь с динамическим диапазоном фундаментальна, пол и верхний предел работают на охват шкалы, и их разница считается динамическим диапазоном. Практическая связка, теоретический пол, практический пол и диапазон, и их сумма работает на требования к детектору. Смещение детектора работает на пол, и его стабилизация считается в схеме. Изоляция утечки между входом и выходом детектора работает на пол при его высокой чувствительности, и её величина считается в монтаже. Практическое решение, стабилизация смещения, контроль изоляции и усиление под требуемый диапазон, и их сумма закрывает пол. Проверка идёт измерением выхода без входного сигнала, и его уровень сравнивается с расчётом. Практическая работа с полом заслуживает отдельного взгляда. Усиление детектора работает на верхний предел шкалы, и его выбор считается от требуемого диапазона. Смещение детектора стабилизируется схемой, и её остаток работает на пол. Изоляция входа и выхода в монтаже работает на пол при высокой чувствительности, и её дисциплина оплачивается децибелами шкалы. Проверка идёт при разном усилении и температуре, и её данные работают на таблицу. Экономия на полу платится диапазоном, и его цена в измерителе измеряется децибелами шкалы.
Порядок построения измерителя мощности
Измеритель мощности строится в шесть шагов:
- расчёт диапазона и требуемой точности от задачи контроля;
- выбор типа детектора по пик-фактору контролируемого сигнала;
- выбор ответвителя с контролируемой связью и направленностью;
- расчёт шумового пола и стабилизация смещения;
- калибровка по эталонному измерителю с таблицей по частоте и температуре;
- проверка точности при рабочих условиях измерением.
Такой порядок превращает измеритель мощности из индикатора в прибор с известной погрешностью. Практика контроля передатчиков подтверждает масштаб, измерители с калибровкой по цепочке работают с точностью в десятые доли децибела, и каждый шаг цикла конвертируется в достоверность контроля напрямую. Логарифмические детекторы остаётся той частью измерителей, где аналоговая и цифровая части работают вместе, и умение вести их от расчёта наклона до калибровки определяет, что измеритель покажет на практике.