Compréhension RF – Équipements de test et mesure RF

Équipement de test et mesure RF : l'analyseur de spectre

Le premier instrument est l'analyseur de spectre. Le mot spectre se rapporte généralement à une gamme de fréquences. Pour le spectre des fréquences radio, un instrument spécial, appelé analyseur de spectre est utilisé pour détecter et mesurer quels types de signaux sont présents à quelles fréquences : leurs puissances, leur modulation, etc. La fonction de base d'un analyseur de spectre est l'affichage de la puissance par rapport à la fréquence, en mesurant où les RF sont présentes, et combien de RF sont présentes. La puissance est mesurée par rapport à d'autres puissances et exprimée en “d-b” ou décibels.

En plus de la puissance de base par rapport à la fréquence, de nombreux analyseurs de spectre peuvent également démoduler différents types de signaux. Cela concerne les signaux analogiques de base, tels que ceux utilisés en radio FM, jusqu'aux signaux numériques complexes tels que ceux utilisés dans la LTE et le Wi-Fi. Démodulation signifie l'extraction des informations d'un signal, qui peuvent également être utilisées pour dire combien d'erreurs ou d'imprécisions sont présentes au sein d'un signal modulé ou porteur d'informations. Lorsqu'un analyseur de spectre est utilisé de cette manière, il est souvent appelé analyseur de signaux.

Équipement de test et mesure RF : les générateurs de signaux

Les signaux RF proviennent de nombreux appareils, tels que les téléphones cellulaires, une télécommande de voiture ou un satellite GPS. Un générateur de signaux est utilisé pour créer les différents types de signaux RF nécessaires à la conception et au test des appareils RF, tout particulièrement les récepteurs. Ces signaux peuvent être simples, des signaux non modulés, ou peuvent être des signaux modulés complexes tels que ceux utilisés dans la plupart des communications sans fil. Un générateur de signaux permet à l'utilisateur de contrôler tous les paramètres des signaux qu'il génère, y compris la puissance, la fréquence et la modulation.

Une combinaison classique d'instruments de test et mesure se compose d'un analyseur de spectre et d'un générateur de signaux. Par exemple, si le “DUT” ou le dispositif sous test est un amplificateur, un générateur de signaux est utilisé pour générer un signal qui est envoyé vers le DUT. Le signal amplifié peut alors être mesuré et analysé en utilisant un analyseur de spectre.

Équipement de test et mesure RF : l'analyseur de réseaux

Dans le monde RF, un réseau est un dispositif qui possède un ou plusieurs ports, chacun d'entre eux peut laisser passer, refléter et/ou absorber l'énergie des fréquences radio. Il s'agit généralement de composants au sein d'un système et un téléphone cellulaire possède de nombreux composants qui peuvent être décrits comme un “réseau”. Afin de s'assurer que ces composants fonctionnent correctement dans le but de garantir la performance de l'ensemble du système, des moyens précis, fiables et répétables pour les mesurer sont nécessaires. Les réseaux sont testés en injectant des RF au sein d'un des ports et on mesure simultanément combien de RF sont reflétés en retour par ce port, et combien de RF sortent des autres ports. On mesure également le délai introduit par le réseau, et comment ce dernier modifie d'autres caractéristiques du signal injecté.

Un analyseur de réseaux génère et mesure à la fois une énergie RF, il est similaire à la combinaison d'un générateur de signaux et d'un analyseur de spectre. Les analyseurs de réseaux peuvent mesurer de petites variations ou changements dans les signaux, et des routines de calibration sophistiquées sont utilisées pour minimiser ou supprimer l'erreur. Les analyseurs de réseaux sont communément trouvés au sein des laboratoires, les analyseurs de réseaux portables sont utilisés sur le terrain pour tester les câbles et les antennes. Les analyseurs de réseaux sont également appelés analyseurs de réseaux vectoriels ou V-N-A.

Équipement de test et mesure RF : les sondes de puissance

Les sondes de puissance sont utilisées pour une mesure simple de la puissance reçue. La fonction de base d'une sonde de puissance est d'indiquer la puissance sous forme d'un nombre, tel que 10,92 dBm. Les sondes de puissance ne sont pas aussi sophistiquées que les autres instruments mentionnés, mais elles sont très largement utilisées dans le monde de la RF et peuvent facilement être trouvées dans la plupart des laboratoires RF.

Test sans fil RF

La plupart des tests RF utilisent des câbles pour déplacer les signaux entre l'instrument et le DUT, ou dispositif sous test. En utilisant la RF conduite, des éléments tels que les niveaux de puissance reçus par le DUT peuvent être contrôlés plus précisément.

Certaines des technologies les plus récentes, telles que la 5G nécessitent un test sans fil ou O-T-A, où les signaux sont émis à l'intérieur et/ou à l'extérieur du dispositif sous test. C'est surtout dû aux fréquences plus élevées utilisées et l'absence d'un “connecteur RF” sur le DUT. Dans ce cas, le test nécessite des boîtiers ou chambres blindés spécifiques afin d'empêcher d'autres signaux RF d'entrer et/ou d'empêcher les signaux de test de rayonner en dehors.

Autres types d'instruments de test et mesure RF

En plus des quatre catégories mentionnées, il existe de nombreux autres types d'instruments de test et mesure RF.

Les testeurs de communications sont une combinaison d'un générateur de signaux et d'un analyseur de signaux ou spectre, conçus pour tester les dispositifs de communication sans fil tels que les téléphones cellulaires, les appareils Wi-Fi et Bluetooth. Ils peuvent émuler un appareil sans fil, un point d'accès, ou une station de base, et permettent à la fois le test voix et de données.

En CEM, ou compatibilité électromagnétique, les appareils alimentés électriquement sont testés en cas de rayonnement RF involontaire, qui pourrait interférer avec d'autres appareils. Par exemple, si une machine à laver interfère avec votre téléphone cellulaire.

Les amplificateurs, qui augmentent la puissance des signaux RF et par conséquent peuvent être utilisés pour créer les signaux RF haute puissance nécessaires pour certains tests CEM, sont étroitement associés au test CEM.

Les oscilloscopes sont une autre catégorie d'instruments de test et mesure RF, utilisés pour le test électrique RF et non RF.