2013.03.22

【Webマガジン Vol.4 – May 2013】技術用語 簡単解説シリーズ RF測定におけるパワーセンサに関して

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コーンズテクノロジー編集部
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ダイオード型センサの特徴

CW用ダイオード型センサは感度が高く、一般的には0.1nW(-70dBm)から使用可能です。尚、Boonton社のダイオード型センサは、2つのダイオードを用いたバランス式ダイオード検出器で構成されております。 この2つのダイオードによるセンサ構成は、1つのダイオードによるセンサに比較して高調波が抑制されると同時に感度も改善されています。

ダイオード型センサの欠点としては、比較的高い電力領域において、検波特性が “2乗特性検波”から逸脱してしまうことが挙げられます。10μW(-20dBm)から100mW(20dBm)の範囲において、高調波による測定誤差が増加してしまいます。

Boonton社製ダイオード型センサの2乗特性による応答は、下記Fig.1-1に示している通りで、この図から、100%のAM(振幅変調)信号であっても、比較的低いパワーレベルであれば事実上測定結果に影響が無いことがわかります。

 

 

もちろん、FM(周波数変調)信号やPM(位相変調)信号は、変調信号のエンベローブが変わらないので、全てのレベルで測定可能です。 FSK(周波数偏移符号化)信号やQM(直交変調)信号も又、エンベローブが変わらないので全てのレベルで測定可能です。

ダイオード型センサは、入力されるパワーを全波整流して検出する原理を用いていますので、測定値は実効値(RMS)ではなく平均値になります。 従って、通常はこの平均値に補正値を加えて、測定値を実効値として取り扱えるようにしています。 ダイオード型センサが持つこの“非2乗特性”はパワーメータにより直線補正されますが、それは例えばCW信号の様な、事前に定義しておいた波形に対してのみ有効です。 “シェーピング”と呼ばれるこの“直線補正”により、Boonton社製パワーセンサの場合は、0.1nW(-70dBm)から100mW(20dBm)のダイナミック・レンジをカバーする事ができます。 CW測定では、センサの持つ90dBの全てのレンジを測定する事ができますが、非正弦波や高調波複合の信号の測定時には、ダイオード型センサは、2乗特性範囲(10μWおよびそれ以下)以内においてのみ使用されなければならないということに注意が必要です。

それぞれのセンサの良し悪し

サーモカップルセンサは、前述の通り変調(非CW)信号の実効値(RMS)を測定する事ができます。但し、熱電対の応答速度が比較的遅い為、瞬時値の測定には向いていません。

一方で、短いパルスやディジタル変調された搬送波の正確な電力測定には、ダイオード型センサが有効となります。