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- ELETTRONICA OGGI 460 - MARZO 2017
Misura di forme d’onda impulsive
Nelle forme d’onda impulsive il rapporto tra la durata
dell’impulso (cioè per quanto tempo il segnale rimane
alto), rispetto al tempo tra due impulsi successivi (il pe-
riodo) è noto come duty cycle (DC), o tasso di attività.
Per un treno di impulsi ripetuti, la potenza di picco è
pari alla potenza media divisa per il duty cycle.
La figura 4 mostra un esempio di spettro misurato e
le misure della potenza media per una forma d’onda
impulsiva con una durata dell’impulso pari a 20 µs e
un duty cycle del 20%.
Come visibile in figura 4a, lo schermo dell’analiz-
zatore di spettro mostra una funzione di tipo seno
cardinale (o sinc). Le bande laterali si estendono
nel dominio della frequenza oltre lo span di 1 MHz
mostrato. La potenza media misurata dal sensore è
pari a -27,01 dBm (Fig. 4b), mentre il CPM indica -26,8
dBm (Fig. 4c).
Per le misure CPM, lo span è stato impostato a 3 MHz
per catturare la maggior parte dell’energia del se-
gnale. Aumentando lo span oltre i 3 MHz, la potenza
misurata non cambia. La potenza di picco per questa
forma d’onda con un duty cycle del 20% può essere
ricavata sommando al valore medio 6,99 dB che cor-
rispondono a 10log(1/DC). Quindi, da una potenza
media misurata pari a -27 dBm, si ottiene una poten-
za di picco di -20 dBm, in accordo con quanto impo-
stato dal generatore.
Rivelazione e filtraggio nelle misure di potenza di picco
Il diagramma a blocchi di un sensore di potenza di picco
è simile a quello di un sensore che mi-
sura la potenza media (Fig. 5) con la
differenza che un sensore di picco ha
una banda passante più larga e una
frequenza di campionamento elevata
al fine di catturare le rapide transizioni
che caratterizzano forme d’onda com-
plesse e modulate.
Nella pratica, un sensore di potenza
contiene due catene di misura, una ottimizzata per la mi-
sura della potenza media, l’altra per la potenza di picco.
Nella catena per la misura della potenza di picco, il
sensore ha uno schema a due livelli.
La prima rivelazione avviene nel circuito di ingresso
(front-end) dove il diodo raddrizza la forma d’onda in
ingresso. Dato che il rivelatore a diodo è tipicamente
un componente a larga banda, l’inviluppo di una forma
d’onda che varia velocemente viene preservato in que-
sto stadio. Dopo la rivelazione, il segnale viene amplifica-
to e filtrato. La banda passante del filtro è normalmente
selezionabile, fino a 30 MHz per i sensori delle serie P e X
di Keysight. Naturalmente, tale banda deve essere mag-
giore di quella del segnale oggetto di indagine.
Il secondo passo di rivelazione avviene dopo il fil-
traggio, quando il convertitore analogico-digitale
campiona il segnale ad una frequenza di campiona-
mento fino a 1 Gsample/s (nei misuratori di potenza
di picco come il modello 8990 di Keysight). Tale fre-
quenza di campionamento è necessaria per cattura-
re l’andamento della forma d’onda da cui è possibile
estrarre e misurare una serie di parametri, come la
potenza di picco, la durata dell’impulso, il periodo, il
tempo di salita e di discesa.
I misuratori di potenza di picco possono interfac-
ciarsi con altri misuratori di potenza, analizzatori di
spettro e computer portatili per misure sul campo.
La prossima sezione mostra come tale strumento
collegato a un analizzatore di spettro portatile può
essere utilizzato per misurare il profilo di una forma
d’onda impulsiva nel dominio del tempo.
Fig. 4 – Misura di una forma d’onda impulsiva con un duty cycle del 20% tramite (a) analizzatore di spettro, (b) sensore di potenza e (c) analiz-
zatore di spettro con CPM (Keysight Technologies)
Fig. 5 – Schema a blocchi semplificato di un sensore di potenza (Keysight Technologies)
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