Un Analizador de Red Vectorial (VNA) es un equipo de prueba capaz de emitir señales a lo largo de un amplio rango de frecuencias. Se mide la señal a medida que sale del puerto del VNA, y cualquier reflexión que regresa al puerto también se mide. El VNA también puede medir una señal que ingresa por un puerto separado. Si necesita un punto de partida simple para comprender los conceptos básicos del analizador de red vectorial, este es el punto de partida.
Esto es lo que diferencia a un VNA de otro equipo de prueba: puede separar y medir señales que viajan en ambas direcciones en una línea de transmisión. El conocimiento de cuánta señal pasa a través de un Dispositivo Bajo Prueba (DUT) y cuánta se refleja de vuelta a la fuente permite una caracterización completa del dispositivo. Esta información puede ayudar a predecir el rendimiento del DUT impulsado y cargado por cualquier impedancia compleja arbitraria.
Aquí, cubrimos algunas aplicaciones de medición de VNA.
Amplificadores
Los Analizadores de Red Vectorial (VNA) se utilizan extensamente en pruebas de diseño y producción para una gran cantidad de dispositivos electrónicos. Los amplificadores de RF pueden ser caracterizados en términos de ganancia, pérdida de retorno de entrada, P1dB, adaptación de salida y estabilidad. Estas características son importantes para verificar al diseñar un amplificador en un sistema RF.
Filtros
Los filtros son una parte importante de la mayoría de los sistemas de RF. Un receptor diseñado para operar en un ancho de banda específico invariablemente tendrá un filtro en el frente para limitar la entrada a esas frecuencias. Si la señal se mezcla hacia arriba o hacia abajo a otra frecuencia, se requiere un filtro antes del mezclador para evitar mezclas ambiguas en la frecuencia de imagen.
Un VNA puede medir la pérdida de inserción de la banda de paso de un filtro, S21, y la pérdida de retorno en la entrada, S11. También puede medir las bandas de rechazo, y los VNAs de Copper Mountain Technologies tienen una excepcional gama dinámica que les permite medir tanto la banda de paso como las profundas bandas de rechazo en una sola medición.
Sistemas de Control y Satélites
Los sistemas satelitales operan en frecuencias de microondas a ondas milimétricas. Los conversores ascendentes y descendentes se utilizan comúnmente para convertir estas señales de alta frecuencia a una frecuencia más manejable para su demodulación o para convertir señales moduladas de frecuencia más baja a frecuencias de banda K o Ka. Un Analizador de Red Vectorial (VNA) puede realizar mediciones de frecuencia ‘offset’. Barrer la entrada de baja frecuencia del conversor ascendente y medir la salida a la frecuencia más alta. La pérdida o ganancia de conversión se puede medir directamente. De manera similar, la alta frecuencia de un conversor descendente se puede barrer y medir la salida de baja frecuencia.
La uniformidad de ganancia del convertidor de frecuencia suele ser muy importante, por lo que esta medición es muy útil. La capacidad de medición de frecuencia ‘offset’ es una característica estándar de todos los VNAs de Copper Mountain Technologies, excepto para los VNAs de la Serie Compact Modelo M de grado económico.
Cables y Guías de Onda
Es muy común utilizar un Analizador de Red Vectorial (VNA) en la producción de cables de RF. Los VNA portátiles de mano de 1 puerto se utilizan de manera conveniente para verificar el rendimiento adecuado del cable mientras aún está en la máquina de producción. Las líneas de alimentación de cables hacia las antenas se pueden evaluar utilizando el modo de Dominio del Tiempo para verificar la impedancia característica a lo largo de la distancia y comprobar daños o ingreso de humedad.
Las líneas de transmisión de guías de onda se pueden medir con un adaptador adecuado de coaxial a guía de onda. Como ejemplo, el largo recorrido de guía de onda desde el radar hasta la antena transmisora en un buque naval se puede evaluar utilizando la función de Dominio del Tiempo de manera similar a una línea de alimentación de cable.
Antenas
Una antena debe convertir una señal en su línea de alimentación en energía de RF irradiada si la frecuencia se encuentra dentro del ancho de banda de operación. Una medición de reflexión es suficiente para evaluar la capacidad y el estado de salud de una antena. Si hay una alta reflexión, está claro que habrá poca energía radiada. Por otro lado, si la reflexión es baja, se puede asumir que la energía se está irradiando. La pérdida de retorno (S11) o la relación de onda estacionaria (VSWR) son los parámetros comúnmente medidos.
Medición de Materiales
Los Analizadores de Red Vectorial (VNAs) de ondas milimétricas se pueden utilizar para realizar mediciones de materiales. Una lámina de material que se va a medir se coloca en un marco entre dos antenas conectadas a un VNA. Dos lentes enfocan el haz para transformar los frentes de onda circulares en ondas planas. Las propiedades dieléctricas de una lámina de material se pueden medir de esta manera. Esto puede ser importante para evaluar un material utilizado en un radomo. La constante dieléctrica compleja del material se puede calcular a partir de estas mediciones de parámetros S en el aire.
Industria de Alimentos y Bebidas
En la industria alimentaria, uno podría utilizar un Analizador de Red Vectorial (VNA) para medir las propiedades dieléctricas de un líquido utilizando una sonda de SPEAG en Suiza. La función de Dominio del Tiempo podría utilizarse para determinar el nivel de líquido en un recipiente opaco sellado, y la humedad latente contenida en pan, muffins o magdalenas se podría evaluar con una simple medición de reflexión.
Agricultura
Un Analizador de Red Vectorial (VNA) se puede utilizar para medir la humedad en sustancias como el suelo, granos o trigo. El agua tiene una constante dieléctrica muy alta, cerca de 80, por lo que su presencia aumenta significativamente la magnitud de las reflexiones de RF. Un VNA también se podría utilizar para medir algo como la madurez de frutas o melones.
Medicina
La imagen por microondas es un emocionante avance en el campo de la imagen médica. Este método es mucho más seguro que el uso de radiación de rayos X ionizante. Por ejemplo, un Analizador de Red Vectorial (VNA) de Copper Mountain Technologies está integrado en el sistema de imagen de detección de cáncer de mama MammoWave de UBT.
Estos son solo algunos ejemplos de lo que se puede medir utilizando un analizador de red vectorial. Para obtener más información, visite nuestra Biblioteca Técnica o la página de Aplicaciones para obtener más información sobre las pruebas con VNA en diferentes industrias.
