Scelta dello strumento corretto: confronto tra misuratore LCR e VNA

Misurazione dell'impedenza del misuratore LCR

I misuratori LCR applicano un segnale in alternata al DUT e misurano il rapporto complesso tra la tensione e la corrente risultanti. Utilizzando queste informazioni, calcolano l'impedenza del DUT. L'impedenza è rappresentata in forma vettoriale come:

Z = R + jX

dove R è la resistenza e X è la reattanza, che può essere induttiva (positiva) o capacitiva (negativa). L'angolo di fase (j) rappresenta la differenza di fase tra la tensione e la corrente all'interno del circuito.

Misurazione dell'impedenza con VNA

A differenza dei misuratori LCR, i VNA non sono strumenti specifici per la misurazione dell'impedenza. Tuttavia, sono comunemente utilizzati per misurare indirettamente l'impedenza di un DUT alle alte frequenze, quando l'adattamento dell'impedenza e la caratterizzazione accurata sono fondamentali per il corretto funzionamento.

Il VNA misura due parametri di scattering, detti anche parametri S: uno rappresenta il coefficiente di riflessione all'ingresso del DUT, mentre l'altro rappresenta il coefficiente di trasmissione dall'uscita del VNA all'ingresso del DUT. A partire da questi due parametri, il VNA calcola l'impedenza:

Z = Z0 * ((1+S11)/(1-S11)) * (1+S21)/(1-S21))

dove Z è l'impedenza del DUT; Z0 è l'impedenza di riferimento del VNA (solitamente impostata a 50 ohm); S11 è il coefficiente di riflessione misurato; e S21 è il coefficiente di trasmissione misurato.

Confronto tra misuratore LCR e VNA - vantaggi e svantaggi

La differenza principale tra un misuratore LCR e un VNA è che il VNA utilizza un'impedenza di riferimento fissa (Z0). Questo rende i VNA più precisi e permette di adattarli facilmente alle linee di trasmissione. Questo adattamento d’impedenza elimina potenziali problemi quali l'induttanza e la capacità parassite.

Al contrario, i misuratori LCR possono modificare la propria impedenza di riferimento in base al DUT e ad altri requisiti. Ciò significa che effettuano misure più accurate, ma anche che è necessario compensare gli effetti di adattatori e cavi, che finiranno per comportarsi come elementi parassiti.

I VNA misurano i parametri S, che possono essere poi convertiti in parametri di impedenza. I parametri S sono essenziali per comprendere la riflessione, la perdita di trasmissione e l'isolamento dei dispositivi RF (ad esempio, un accoppiatore) e per comprendere le proprietà di radiazione (ad esempio, un'antenna). Tutto ciò significa che il VNA è importante quando si lavora in gamme di frequenza più elevate, da kHz a GHz. I misuratori LCR, invece, si limitano ai parametri di impedenza e operano in una gamma di frequenze più bassa, dalla continua ai MHz.

Un altro punto di confronto è il numero di porte supportate. I VNA possono supportare dispositivi a porta multipla come gli accoppiatori, mentre i misuratori LCR possono supportare solo componenti a porta singola come resistori, condensatori e induttori.

Differenze chiave tra misuratore LCR e VNA