Vektör Ölçümlerini Neden Yapıyoruz?

Vektör Ölçümlerini Neden Yapıyoruz?

 

Network analizi, tasarımcıların ve üreticilerin daha karmaşık sistemlerde kullandıkları bileşenlerin ve devrelerin elektrik performansını ölçtüğü süreçtir. Bu sistemlerde en çok üzerinde durduğumuz nokta bilgi içerikli sinyalleri iletirken, sinyali bir noktadan diğerine maksimum verimlilik ve minimum bozulma ile taşınmasıdır. Vektör network analizi ise az önce bahsettiğimiz bu bileşenlerin, taranmış frekans ve taranmış güç test sinyallerinin genliği ve fazı üzerindeki etkilerini ölçerek doğru bir şekilde karakterize etme yöntemidir.

Haberleşme Sistemlerinde Ölçümler

Herhangi bir haberleşme sisteminde, sinyal bozulmasının etkisi dikkate alınmalıdır. Genellikle doğrusal olmayan etkilerin neden olduğu bozulmayı düşünsek de (örneğin, istenen taşıyıcı sinyallerden intermodülasyon ürünleri üretildiğinde), tamamen doğrusal sistemlerden kaynaklı sinyal bozulması da olabilir. Doğrusal sistemler, sinyali oluşturan spektral bileşenlerin genlik veya faz ilişkilerini değiştirerek, içinden geçen sinyallerin zaman dalga formunu değiştirebilir.

Doğrusal ve doğrusal olmayan davranış arasındaki farkı daha yakından inceleyelim.

Doğrusal cihazlar, giriş sinyallerine Şekil 1’deki gibi büyüklük ve faz değişiklikleri uygular. Girişte görünen herhangi bir sinüs eğrisi de çıkışta aynı frekansta görünecektir. Yeni sinyal oluşturulmaz. Hem aktif hem de pasif doğrusal olmayan cihazlar ise giriş sinyalini frekansta kaydırabilir veya harmonik ve istenmeyen sinyaller gibi başka frekans bileşenleri ekleyebilir. Büyük giriş sinyalleri genelde doğrusal cihazları sıkıştırma veya doygunluğa sürükleyerek doğrusal olmayan çalışmaya neden olabilir.

Şekil 1

 

Doğrusal davranış

  • Giriş ve çıkış frekansları aynıdır (ek frekanslar oluşturulmaz)
  • Çıkış frekansı yalnızca büyüklük ve faz değişikliğine uğrar

 

Doğrusal olmayan davranış

  • Ek frekanslar oluşturulur (harmonikler, intermodülasyon)
  • Çıkış frekansı frekans kaymasına uğrayabilir (örneğin mikserlerle)

 

Doğrusal bozulmasız iletim için, test edilen cihazın (DUT) genlik yanıtı düz olmalı ve faz yanıtı istenen bant genişliği üzerinde doğrusal olmalıdır. Örnek olarak, geçiş bandı dışındaki frekansları değişen miktarlarda zayıflatırken, seçilen frekansları az zayıflamayla bant geçiren filtreden geçen yüksek frekanslı bileşenlerden oluşan kare dalga sinyali düşünün.

Filtre doğrusal faz performansına sahip olsa bile, kare dalganın bant dışı bileşenleri zayıflatılacak ve Şekil 2’deki gibi doğası gereği daha sinüzoidal olan bir çıkış sinyali bırakılacaktır.

Aynı kare dalga giriş sinyali, yalnızca üçüncü harmoniğin fazını tersine çeviren ancak harmonik genlikleri aynı bırakan bir filtreden geçirilirse, çıktı doğası gereği Şekil 3’teki gibi daha ani darbe benzeri olacaktır. Bu örnekteki filtre için doğru olsa da, genel olarak, çıkış dalga formu, genliğe ve faz doğrusal olmayanlıklarına bağlı olarak rastgele bozulma ile görünecektir.

Şekil 2

Şekil 4’teki gördüğünüz üzere doğrusal olmayan cihazlar da bozulmaya neden olur. Örneğin, bir yükselteç aşırı çalıştırılırsa, doygun olduğundan çıkış sinyali kesilir. Çıkış sinyali artık saf bir sinüs eğrisi değildir ve harmonikler, giriş frekansının birçok yerinde gözlemlenir. Pasif cihazlar ayrıca yüksek güç seviyelerinde doğrusal olmayan davranış sergileyebilir, bunun iyi bir örneği manyetik çekirdekli indüktörler kullanılan L-C filtresidir. Manyetik malzemeler genellikle oldukça doğrusal olmayan hysteresis etkisi sergiler.

Haberleşme sistemlerinin diğer bir temel unsuru da etkili güç aktarımıdır. RF gücünü verimli bir şekilde taşımak, iletmek veya almak için, iletim hatları, antenler ve yükselteçler gibi cihazlar, sinyal kaynağına uygun empedans eşleşmesine sahip olmalıdır. Empedans uyuşmazlıkları, iki cihaz arasındaki giriş ve çıkış empedanslarının gerçek ve sanal kısımları ideal olmadığında gerçekleşir.

 

Vektör Ölçümlerinin Önemi

Bileşenlerin hem büyüklüğünü hem de fazını ölçmek birkaç nedenden dolayı önemlidir. İlk olarak, doğrusal network’ü tam olarak karakterize etmek ve bozulmasız iletimi sağlamak için her iki ölçüm de gereklidir. Etkili eşleşen networkleri tasarlamak için karmaşık empedans ölçülmelidir. Bilgisayar destekli mühendislikte (computer-aided-engineering) devre simülasyon programları için modeller geliştiren mühendisler, doğru modeller için büyüklük ve faz verilerine ihtiyaç duyar.

Ek olarak, zaman alanı karakterizasyonu, ters-fourier dönüşümü gerçekleştirmek için büyüklük ve faz bilgisi gerektirir. Kendiliğinden var olan ölçüm sistemi hatalarının etkilerini ortadan kaldırarak ölçüm doğruluğunu artıran vektör hata düzeltme, etkili bir hata modeli oluşturmak için hem büyüklük hem de faz verilerini gerektirir. Faz ölçüm yeteneği, yüksek düzeyde doğruluk elde etmek için geri dönüş kaybı gibi skaler ölçümler için bile çok önemlidir. Daha detaylı bilgiye buradaki uygulama notundan ulaşabilirsiniz.

 
 
Yönetici | 07.12.2020 828 Görüntüleme
 

Yorumlar
 
Henüz yorum bulunmamaktadır. İlk yorumu sen yazabilirsin. Yorum yazmak için tıklayın
Bu Kategorideki Diğer Yazılar
Whatsapp Online Telefon Numarası