Минимизация погрешности при эфирных измерениях ЭИИМ

Измерительная задача

Точно и достоверно измерить абсолютный уровень мощности по эфиру — задача не из простых, поскольку традиционная конфигурация базируется на нескольких различных компонентах. Кроме того, получение четких спецификаций относительно погрешности для большинства антенн, кабелей и переходников связано со значительными трудностями или расходами. Из-за этого надежная и/или гарантированная калибровка системы часто является невозможной либо требует применения необоснованно дорогих компонентов.

Решение от Rohde & Schwarz

В датчиках мощности с измерением по эфиру R&S®NRPM-A90(D) многие погрешности устранены благодаря особенностям конструкции, а оставшиеся не превышают гарантированных значений. Этого удалось достичь благодаря объединению антенны с датчиком мощности, что позволило отказаться от дополнительных ВЧ-кабелей и переходников. Затем вся конструкция калибруется для использования с измерительными модулями R&S®NRPM3. Это позволяет измерять абсолютную эквивалентную изотропно излучаемую мощность (ЭИИМ) сигнала через интерфейс USB или Ethernet с гарантированной погрешностью менее 1 дБ. Для сравнения, аналогичная по стоимости традиционная конфигурация не обеспечивает гарантированной погрешности даже на уровне 2–3 дБ.

Благодаря трехканальной архитектуре R&S®NRPM3 один измерительный модуль может производить измерения на трех независимых антенных модулях одновременно для определения характеристик фронта волны в разных поляризациях и позициях. В результате уменьшается размер первоначальных инвестиций и сокращается время испытаний.

Факторы, формирующие погрешность традиционной измерительной системы

В традиционной измерительной системе (см. рисунок ниже) погрешность общих измерений включает в себя следующие основные составляющие:

Коэффициент усиления антенны и других пассивных компонентов (разъемы, переходники, кабели и т. д.):
обычная калибровка обеспечивает точность 1–1,5 дБ, самая лучшая и очень дорогая калибровка антенны — 0,1-0,2 дБ.
В R&S®NRPM-A90(D) погрешность коэффициента усиления уже входит в общую погрешность

Ошибка механической настройки антенны по отношению к лучу:
в первую очередь, это является проблемой для антенн с малой шириной луча (т. е. с высоким коэффициентом усиления); погрешность составляет примерно 0,3 дБ на 1 градус.
Для R&S®NRPM-A90(D) корректировка на ±2° уже учтена в общей погрешности

Расположение фазового центра, т. е. эффективное расстояние d между испытуемым устройством и антенной:
в особенности вес этой составляющей увеличивается при измерении в камере (т. е. на небольшом расстоянии); кроме того, для стандартных антенн правильная позиция обычно не указывается
Для R&S®NRPM-A90(D) в спецификации указаны точная и правильная позиция, а также погрешность.

Кроме того, на погрешность влияют внешние условия, например температура и влажность (оба этих значения указаны для R&S®NRPM-A90(D)), корректировка поляризации (учтена до 5°), эффективная площадь рассеяния, помехи и многолучевое распространение. Подробнее см. в спецификации (PD 5215.8606.22).

В общем, при обычных внешних условиях традиционная измерительная система имеет общую погрешность 1–3 дБ. У R&S®NRMP-A90(D) стандартная общая гарантированная погрешность составляет 0,49-0,72 дБ. Дополнительное использование измерительных камер и соответствующих аксессуаров позволяет уменьшить влияние внешних воздействий.

Заключение

R&S®NRPM-A90(D) обеспечивает беспрецедентную точность измерения уровня мощности по эфиру при очень низкой стоимости владения. Также подробные спецификации позволяют определить погрешность измерения при превышении предельно допустимых параметров.

Традиционная измерительная система для измерения ЭИИМ испытуемого устройства: Обычно включает антенну, разъемы, кабели и устройство измерения мощности. Модуль R&S®NRPM-A90(D) включает в себя все эти компоненты.