ES2268326T3 - Medicion de potencia de radiofrecuencia. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de medición de potencia de RF que compren- de, un primer detector (11) para convertir la potencia de RF a medir en una primera señal de medición, una fuente de referencia de potencia de RF (14) estando caracterizado dicho sistema por un segundo de- tector (15) acoplado térmicamente a dicho primer detector (17), para convertir la potencia de RF generada por dicha fuente de referencia en una segunda señal (12) de medición y medios (13, 18) de proceso para aplicar numéricamente un factor de corrección predeterminado a dichas primera y segunda señales de medición obtenidas a la misma temperatu- ra para obtener un valor de dicha potencia de RF a medir.
Description
Medición de potencia de radiofrecuencia.
Esta invención está relacionada con la medición
de potencia de radiofrecuencia (RF).
La figura 1 de los dibujos que se acompañan es
un diagrama de bloques que ilustra una técnica conocida para medir
la potencia de RF.
La potencia desconocida de RF a medir es
aplicada a un detector 1, el cual convierte la potencia de RF en
una cantidad más fácilmente medible, tal como una tensión o una
temperatura (que puede ser convertida, a su vez, en una tensión).
La tensión que representa la potencia de RF es digitalizada por un
digitalizador 2. Para proporcionar una lectura de la potencia de RF
al usuario del equipo, se hace normalmente una escalación de la
salida del digitalizador por medio de una función de corrección
numérica en el bloque 3 de corrección numérica, que tiene en cuenta
la función de transferencia del detector, y cualquier otra
compensación fija que daría lugar a errores, en otro caso, a
potencias de RF bajas.
En una realización práctica de la técnica
descrita, el bloque detector es típicamente un diodo seguido de un
condensador. La función de transferencia de este bloque, expresada
como tensión de salida dividida por la potencia de RF de entrada,
es una función de la frecuencia, temperatura, nivel y
características del lote del diodo. Para evitar que el usuario del
equipo tenga que tener en cuenta estos factores cada vez que se
hace una medición, el detector y el digitalizador son caracterizados
en la fabricación inicial utilizando potencias de entrada de RF
conocidas, y los resultados son retenidos en el bloque 8 de números
almacenados. Cuando el usuario hace una medición de potencia de RF
desconocida, se utilizan los números almacenados en el bloque 3 de
corrección numérica para hacer una escalación de la salida del
digitalizador 2, y entregar por tanto una medición corregida.
El proceso de caracterización en la fabricación
inicial utilizando potencias de RF de entrada conocidas, es
denominado calibración. La figura 2 de los dibujos que se acompañan
es un diagrama de bloques que muestra una técnica de calibración
conocida. Por razones de simplicidad, se supondrá que se utiliza el
detector en una región en la que la salida de tensión es
proporcional a la potencia de entrada, y que no existen errores de
compensación.
Se aplica una potencia de calibración de RF
conocida RF_{potenciacal} producida en la fuente 9 de potencia,
al detector 1 con una serie de frecuencias conocidas Fn que cubran
la gama de interés. En cada frecuencia, la salida del digitalizador
entrega un valor N_{1Fn}, que puede ser utilizado conjuntamente
con la potencia de calibración de RF conocida para entregar la
función de transferencia T_{1Fn} del detector 1 y del
digitalizador 2 en cada frecuencia Fn:
T_{1Fn} =
\frac{N_{1Fn}}{RF_{potenciacal}}
Esta serie de números T_{1Fn} es retenida en
el bloque 8 de números almacenados.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 1,
cuando el usuario hace una medición de una potencia de RF
desconocida, siempre que la frecuencia sea conocida, puede
utilizarse en número almacenado apropiado en el bloque 3 de
corrección numérica, para hacer una escalación de la salida del
digitalizador 2 y, por tanto, entregar una lectura de la potencia de
RF desconocida.
Esta técnica tiene en cuenta la variabilidad de
la función de transferencia con la frecuencia y con las
características del lote del diodo. Sin embargo, no tiene en cuenta
la variabilidad de la función de transferencia con la temperatura.
Si se hace una medición de una potencia de RF desconocida a una
temperatura diferente de la temperatura en el momento de
calibración, se obtienen como resultado errores significativos.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un sistema de medición de la potencia de RF que al
menos alivie el problema anterior.
El documento US 5 373 237 muestra un sistema de
medición de potencia de RF.
De acuerdo con la presente invención, la
variabilidad en la lectura de la potencia de RF con la temperatura
se reduce significativamente proporcionando un segundo detector
excitado por una fuente de potencia de RF constante. En efecto, las
variaciones de la característica del primer detector con la
temperatura pueden ser compensadas observando las variaciones de la
característica del segundo detector.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se
proporciona un sistema de medición de la potencia de RF que
comprende un primer detector para convertir la potencia de RF a
medir en una primera señal de medición, una fuente de referencia de
potencia de RF, un segundo detector, acoplado térmicamente a dicho
primer detector, para convertir la potencia de RF generada por
dicha fuente de referencia en una segunda señal de medición, y
medios de proceso para aplicar numéricamente un factor de corrección
predeterminado a dichas primera y segunda señales de medición
obtenidas a la misma temperatura, para obtener un valor de dicha
potencia de RF a medir.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
proporciona un método de medición de potencia de RF que comprende
los pasos de utilizar un primer detector para convertir la potencia
de RF a medir en una primera señal de medición, utilizar un segundo
detector, acoplado térmicamente a dicho primer detector, para
convertir la potencia de RF generada por una fuente de referencia
en una segunda señal de medición, y procesar dicha primera y segunda
señales de medición obtenidas a la misma temperatura, aplicando
numéricamente un factor de corrección predeterminado a dichas
primera y segunda señales de medición, para obtener un valor de
dicha potencia de RF a
medir.
medir.
Se describirá ahora un modo de realización de la
invención a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se
acompañan, en los cuales:
La figura 3 es un diagrama de bloques que
muestra un sistema de medición de potencia de RF de acuerdo con la
invención.
La figura 4 ilustra un procedimiento de
calibración utilizado antes de medir una potencia de RF
desconocida.
Haciendo referencia a la figura 3, se alimenta
un primer detector 11 con la potencia desconocida de RF a medir.
Con un interruptor 16 en la posición A, un digitalizador 12 entrega
una salida numérica N_{11med} correspondiente a la salida de
tensión del detector 11, que es escalada después en un bloque 13 de
corrección numérica para dar el resultado. Esta parte del sistema
es similar al sistema conocido de medición de potencia de RF
ilustrado en la figura
1.
1.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 3, una
referencia 14 de potencia de RF es un oscilador con un nivel de
salida bien definido y con un contenido bajo de armónicos. Esta
puede ser suministrada, por ejemplo, por medio de un oscilador
seguido de un circuito divisor para entregar un ciclo de trabajo del
50%, que a su vez conecta y desconecta una corriente bien definida
en una resistencia de carga fija. Los armónicos de la onda cuadrada
resultante de salida pueden ser eliminados por medio de un filtro de
paso de banda centrado sobre la frecuencia de salida del oscilador.
Con una selección de componentes y una elección de la frecuencia de
funcionamiento adecuadas, el nivel de salida puede hacerse casi
independiente de la temperatura. En la práctica, la frecuencia de
funcionamiento se elige normalmente en un valor bajo y fijo de la
frecuencia, para obtener la mejor estabilidad.
La salida de la referencia 14 de potencia de RF
es conectada a un segundo detector 15, cuyas características están
bien adaptadas a las del primer detector 11. Para asegurar que las
características de los detectores 11 y 15 permanecen bien adaptadas
en una gama de temperaturas, se acoplan térmicamente el uno con el
otro, por ejemplo estando acoplados térmicamente, cada uno de ellos
a una pieza común de metal 17. Si la temperatura del detector 11
aumenta, la temperatura del detector 15 aumenta también en la misma
cantidad. Además, ambos detectores se toman del mismo lote de
fabricación.
Con el interruptor 16 en la posición B, el
digitalizador puede medir la salida del detector 15 en lugar de la
del detector 11, dando una correspondiente salida numérica
N_{15med}.
La figura 4 muestra el procedimiento de
calibración, que se realiza a una temperatura fija normalmente
durante la fabricación. Se conecta una potencia conocida 19 de
calibración de RF al detector 11, con una serie de frecuencias
conocidas Fn que cubren la gama de interés. Se sitúa el interruptor
16 en la posición A, y a cada una de las frecuencias la salida del
digitalizador 12 entrega un valor N_{11Fncal}, que puede ser
utilizado junto con la potencia de calibración de RF conocida para
dar la función T_{11Fn} de transferencia del detector 11 y del
digitalizador 12 a la frecuencia
Fn:
Fn:
\vskip1.000000\baselineskip
Ec.1T_{11Fn} =
\frac{N_{11Fncal}}{RF_{potenciacal}}
\vskip1.000000\baselineskip
La serie de números T_{11Fn} es retenida en un
bloque 18 de números almacenados.
Manteniendo las mismas condiciones de
temperatura, se sitúa después el interruptor 16 en la posición B. Se
mide la referencia 14 de potencia de RF a través del detector 15,
entregando una salida desde el digitalizador 12 que es grabada como
N_{15cal}. Como la referencia es de una frecuencia fija, solamente
necesita retenerse un valor de N_{15} en el bloque 18 de números
almacenados.
Haciendo referencia nuevamente a la figura 3, se
describe el procedimiento para medir una potencia desconocida. La
potencia de RF desconocida a medir se conecta al detector 11, con el
interruptor 16 situado en la posición A. La lectura del
digitalizador 12 es grabada como N_{11med}. Se sitúa después el
interruptor 16 en la posición B, y la referencia 14 de potencia de
RF se mide a través del detector 15, dando una salida desde el
digitalizador 12 que es grabada como N_{15med}.
\newpage
El valor de la potencia de RF desconocida puede
ser calculado utilizando la función T_{11Fn} de transferencia
previamente almacenada. Sin embargo, la función de transferencia del
detector varía con la temperatura, de manera que la función de
transferencia a la temperatura de la medición será modificada a
partir de la función de transferencia en la calibración por un
factor F_{temp} de temperatura:
Ec.2\text{Potencia de RF
desconocida} =
\frac{N_{11med}}{T_{11Fn}F_{temp}}
Si los dos detectores 11 y 15 están bien
adaptados, la función de transferencia del detector 15 habrá
cambiado de la misma manera que la función de transferencia del
detector 11. El factor F_{temp} puede ser obtenido tomando la
relación de las lecturas medidas y de calibración del detector
15.
Ec.3F_{temp} =
\frac{N_{15med}}{N_{15cal}}
Sustituyendo la ecuación 3 en la ecuación 2, la
potencia de RF desconocida viene dada por la expresión:
Ecuación de
corrección\text{Potencia de RF desconocida} =
\frac{N_{11med}N_{15cal}}{T_{11Fn}F_{15med}}
Por medio de la ecuación de corrección anterior,
el bloque numérico 13 calcula la potencia de RF desconocida
utilizando los valores medidos N_{11med} y N_{15med} junto con
T_{11Fn} y N_{15cal} a partir del bloque 18 de números
almacenados. Aunque la calibración ha sido realizada solamente a una
temperatura, la medición puede ser realizada a otras temperaturas
con solamente una pequeña pérdida de precisión.
En una realización alternativa, puede omitirse
el interruptor 16, y el detector 15 puede excitar un digitalizador
independiente.
Claims (8)
1. Un sistema de medición de potencia de RF
que comprende,
un primer detector (11) para convertir la
potencia de RF a medir en una primera señal de medición,
una fuente de referencia de potencia de RF
(14)
estando caracterizado dicho sistema por
un segundo detector (15) acoplado térmicamente a dicho primer
detector (17), para convertir la potencia de RF generada por dicha
fuente de referencia en una segunda señal (12) de medición y
medios (13, 18) de proceso para aplicar
numéricamente un factor de corrección predeterminado a dichas
primera y segunda señales de medición obtenidas a la misma
temperatura para obtener un valor de dicha potencia de RF a
medir.
2. Un sistema de medición de potencia de RF
como se reivindica en la reivindicación 1, en el que dicho factor
de corrección predeterminado está relacionado con una función de
transferencia predeterminada de dicho primer detector y es
almacenado en una memoria (18) de dichos medios de proceso.
3. Un sistema de medición de potencia de RF,
como se reivindica en la reivindicación 2, en el que dicho factor
de corrección predeterminado es proporcional a una relación de
dichas primera y segunda señales de medición, obtenidas por un
proceso de calibración utilizando una fuente de calibración de RF en
lugar de la potencia de RF a medir.
4. Un sistema de medición de potencia de RF,
como se reivindica en la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en
el que dichos medios de proceso incluyen un digitalizador (12) y
dicho factor de corrección predeterminado está relacionado con
dicha función de transferencia predeterminada de dicho primer
detector (11) y dicho digitalizador (12).
5. Un sistema de medición de potencia de RF,
como se reivindica en la reivindicación 4, en el que dichos medios
de proceso incluyen medios (16) de conmutación para conectar
selectivamente dicho digitalizador (12) con la salida de dicho
primer detector (11) y dicho segundo detector (15).
6. Un método de medición de potencia de RF que
comprende los pasos de:
utilizar un primer detector (11) para convertir
la potencia de RF a medir en una primera señal de medición,
utilizar un segundo detector (15) acoplado
térmicamente a dicho primer detector (17) para convertir la potencia
de RF generada por una fuente de referencia en una segunda señal
(12) de medición,
y procesar dichas primera y segunda señales de
medición obtenidas a la misma temperatura aplicando numéricamente
un factor de corrección predeterminado a dichas primera y segunda
señales de medición para obtener un valor de dicha potencia de RF a
medir.
7. Un método como se reivindica en la
reivindicación 6, en el que dicho factor de corrección
predeterminado está relacionado con una función de transferencia
predeterminada de dicho primer detector (11) y es
pre-almacenado en una memoria (18).
8. Un método como se reivindica en la
reivindicación 7, en el que dicho factor de corrección
predeterminado es proporcional a una relación de dichas primera y
segunda señales de medición obtenidas por un proceso de
calibración, utilizando una fuente de calibración de RF en lugar de
la potencia de RF a medir.
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