La medición de potencia es tan importante que tanto a nivel de IF como RF se disponen de detectores apropiados para el
monitoreo permanente de ella. Existen 3 métodos para medir la potencia:
el termistor, la termocupla y el diodo detector. BOLÓMETRO.
El bolómetro es un sensor de potencia que opera cambiando la resistencia en función de la tempertura; el cambio de la temperatura resulta de convertir la energía en un elemento bolométrico como ser el
termistor. El termistor está construido de óxido metálico. La característica de transferencia y potencia para distintas temperaturas tiene una elevada
alinealidad; por otro lado, existe una notoria falta de reproductividad entre distintos termistores.
El montaje típico consiste en una terminación coaxial o de guía de onda de igual tipo al usado en la línea de antena. El
montaje debe tener baja resistencia y pérdidas y la correcta impedancia para que sólo la potencia disipada en el termistor
pueda ser medida. En la actualidad se coloca un segundo termistor en la configuración para compensar la variación de
temperatura. El termistor se coloca en un puente de
Wheatstone balanceado donde uno detecta la temperatura de circuito y el otro los cambios en la temperatura ambiente.
Variación entre detectores de potencia.
Detector Térmico Semiconductor
Ancho de banda 10 MHz-26 GHz 10 MHz-40 GHz
Tiempo de respuesta lento rápido
Costo medio alto
Rango dinámico 50 dB 76 dB
Adaptación 20 dB 16 dB
MEDICIONES EN RADIOFRECUENCIA
TERMOCUPLA.
La termocupla ha mejorado en los últimos años y hoy día presentan mejores prestaciones que el bolómetro a termistor. El principio de la termocupla responde a la
ley de Coulomb donde se afirma que si se calienta el extremo de un metal se producen electrones libres que migran al otro extremo produciendo un campo eléctrico lo cual
determina una diferencia de potencial denominado
fuerza electromotriz de Thomson. El
efecto Peltier dice que 2 metales diferentes en contacto, como tienen distinta densidad de electrones, producen una difusión y una
emf (fuerza electromotriz). La termocupla es la unión de 2 metales que se calientan en un extremo y del otro se mide la emf. Ambos efectos (emf de Thomson y emf de Peltier) producen un voltaje termoeléctrico conocido como
efecto Seeback.
La técnica de película delgada unida al metal
nitrato de tantalio es la base tecnológica de las termocuplas actuales.El nitrato de tantalio es el material resistivo que se usa para convertir en calor la potencia eléctrica y se deposita como una película delgada sobre un sustrato de Si aislado por SiO2. Se
tienen 2 termocuplas de 100 ohm cada una con lo cual en paralelo poseen una impedancia de 50 ohm igual a la de la línea de
transmisión. La salida de la termocupla es de muy bajo nivel (160 nV
para 1 μw) lo cual afecta a la conexión del detector con el voltímetro por
ello lleva anexo al detector un
conversor chopeado con amplificador. DIODO DETECTOR.
El diodo detector es un elemento muy usado para convertir
valores pico de potencia en lugar del valor medio como en los casos anteriores. Su ventaja en pequeños niveles es obvia para ser
usado como monitor permanente en las etapas de potencias de los
equipos transreceptores. Los diodos con juntura metal-semiconductor
Schottky permiten medir hasta niveles de -70 dBm y hasta 18 GHz, por
ejemplo. En la actualidad, existen diseños que permiten medir potencia
promedio en lugar del valor pico y que por lo tanto sirven para
modulación de amplitud como ser en QAM.
El
MS-Schottky permite un rango de -20 a -70 dBm y de 10 MHz a 18 GHz. Consiste en un sustrato monocristalino de Si, oxidado en su
superficie (SiO2) para aislación y protección y con un metal de baja
barrera. El diodo detector es 3000 veces más eficiente que la termocupla
en convertir potencia de RF en tensión continua DC; por ello para -70
dBm el diodo entrega 50 nV. Para estos niveles tan pequeños de
potencia se requiere un circuito de conexión con chopeado como para la
termocupla.
Marbelis Moreno
EES
Seccion:02
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