HF-Leistungsmessung

Leistungsmessung im HF- und Mikrowellen-Bereich

Die Leistungsmessung hochfrequenter Signale erfordert spezielle Techniken, die üblicherweise mit zwei möglichen Grund-Systemen realisiert werden:

• Kombination aus Mikrowellen-Leistungsmessgerät und Messkopf (HF-Leistungs-Sensor, ausgelegt für bestimmte Frequenzbereiche), der per Kabel mit dem Messgerät verbunden ist. Der Leistungs-Sensor wandelt die Mikrowellenleistung in eine analoge Spannung um. Sie wird vom Messgerät in einen Leistungsmesswert umgesetzt.
• HF-Leistungs-Sensoren mit Schnittstelle (USB oder Ethernet/LAN). Sie erzeugen ein digitales Signal, das per Schnittstelle an einen PC übertragen wird, der dann als Leistungsmessgerät dient.

Die zweite, PC-angebundene Technik mit USB und Ethernet (Versorgung des Sensors über USB oder PoE) ist die modernere. Für die Leistungsmessung verwenden die Leistungs-Sensoren/Messköpfe je nach Typ verschiedene Techniken - am häufigsten sind es thermische Sensoren oder auf Dioden basierende Sensoren.

HF-Power-Sensoren mit thermischen Sensoren

• Basieren auf Thermoelementen oder Thermistoren.
• Messen den aus der Absorption der Energie von HF- oder Mikrowellensignale in einer Last resultierenden Wärmeanstieg.
• Erfassen tatsächliche Durchschnittsleistung des Signals, egal ob gepulst, CW oder moduliert.
• Relativ linear.
• Schnelle Ansprechzeit.

Auf Dioden basierende Leistungs-Sensoren

• Dioden richten die einfallende Mikrowellenleistung gleich.
• Diode liefert eine Ausgangsspannung, die proportional zur einfallenden HF-Leistung ist.
• Extrem schnelle Ansprechzeit.

Die HF-/Mikrowellen-Leistungsmessung erfolgt üblicherweise auf zwei Arten

• Messung der Durchschnittsleistung: Tatsächliche Durchschnittsleistung des Signals, ähnlich wie bei einem Digital-Voltmeter.
• Messung der Spitzen- und Durchschnittsleistung: Hüllkurvenleistung des Signals im Zeitverlauf, kann getriggerte Messungen durchführen, ähnlich wie bei einem Oszilloskop. Häufig weitere Messungen neben Spitzen-, Durchschnitts- und Spitze-zu-Mittelwert-Leistung möglich, zum Beispiel automatische Impulsmessungen eines gepulsten HF-Signals (Impulsbreite, Tastverhältnis, durchschnittlichen Impulsleistung, Anstiegs- und Abfallzeit, Impulswiederholungsrate, Überschwingens etc.).

Anwendungen von HF-Leistungs-Sensor

Leistungsmessungen in...

• ...Mobiltelefonen, Basisstationen, Wireless-Backhaul, Satelliten-Komponenten und Kalibrierungs-Anwendungen.
• ...Fertigungstests.
• ...Langstrecken-Antennentest.
• ...Feldanwendungen.
• ...Tests von Satellitenempfängern.
• ...Fertigungsprüfung von Leistungsverstärker-Chipsätzen.
• ...Satelliten-In-Orbit-Tests (SED-Systeme).
• ...TVAC-Testaufbau (thermisches Vakuum): Leistungsmessungen in Basisstationen und Satelliten-Bodenstationen, die die Einhaltung des thermischen Vakuums für minimale Ausgasung erfordern (erfordert spezielle TVAC-Leistungssensor-Modelle von Keysight).