Elección del instrumento correcto: medidor LCR vs VNA

Medición de impedancia con un medidor LCR

Los medidores LCR aplican una señal de corriente alterna al dispositivo y miden la compleja relación del voltaje y la corriente resultantes. A partir de esta información puede calcularse la impedancia del dispositivo. La impedancia se representa en forma rectangular como:

Z = R + jX

Donde R es la resistencia y X la reactancia, la cual puede ser inductiva (positiva) o capacitiva (negativa). El ángulo de fase (j) representa el desplazamiento de fase entre el voltaje y la corriente dentro del circuito.

Medición de impedancia con un analizador de redes vectoriales

A diferencia de los medidores LCR, los analizadores de redes vectoriales no están diseñados para medir, específicamente, la impedancia. Sin embargo, por lo general se los utiliza para medir indirectamente la impedancia de un dispositivo a altas frecuencias, cuando es crucial tanto la adaptación de impedancias como la exacta caracterización para una funcionalidad correcta.

El analizador de redes vectoriales mide dos parámetros de dispersión, también llamados parámetros-S: uno representa el coeficiente de reflexión en la entrada del dispositivo, mientras que el otro representa el coeficiente de transmisión desde la salida del analizador de redes vectoriales hasta la entrada del dispositivo. A partir de esto, el analizador de redes vectoriales calcula la impedancia:

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

Donde Z es la impedancia del dispositivo, Z0 la impedancia de referencia del VNA (por lo general configurada a 50 Ω); S11 el coeficiente de reflexión medido; y S21 el coeficiente de transmisión medido.

Medidor LCR vs VNA: ventajas y desventajas

La principal diferencia entre un medidor LCR y un VNA (analizador de redes vectoriales) es que este último utiliza una impedancia de referencia (Z0) fija. Esto hace que los analizadores de redes vectoriales sean más precisos, lo que les permite adaptarse fácilmente a las líneas de transmisión. Esta adaptación de impedancia elimina posibles problemas como la inductancia parasitaria y la capacitancia.

Por el contrario, los medidores LCR pueden modificar su impedancia de referencia en función del dispositivo y otros requerimientos. Esto significa que generan mediciones más exactas, pero también significa que debe compensarse tanto el accesorio de fijación como los cables, que con el paso del tiempo empezarán a comportarse como elementos parasitarios.

Los analizadores de redes vectoriales miden los parámetros-S, que luego pueden convertirse en parámetros de impedancia. Los parámetros-S son fundamentales para entender la reflexión, la atenuación de transmisión y el aislamiento de los dispositivos de RF (p. ej., un acoplador), así como para entender las propiedades de la radiación (p. ej., antenas). Todo esto significa que el analizador de redes vectoriales es importante cuando se opera en gamas de frecuencia más altas, de kHz a GHz. Los medidores LCR, por otro lado, se limitan a los parámetros de impedancia y operan en gamas de frecuencia más bajas, de CC a MHz.

Otro punto de comparación es el número de puertos que admiten. Los analizadores de redes vectoriales pueden admitir dispositivos de múltiples puertos, como acopladores, mientras que los medidores LCR solo pueden admitir componentes de un solo puerto, como resistencias, condensadores e inductores.

Diferencias clave entre un medidor LCR y un VNA