Вместо введения

Недавно в моей домашней лаборатории появился USB сенсор мощности PLS6 российской фирмы Микран. Тут важно упомянуть, что домашняя лаба не равно для хобби, приборы мне необходимы для моей основной работы.

Рис.1 мой экземпляр ваттметра
Рис.1 мой экземпляр ваттметра

Отмечу, что он был доступен в демо, то есть до покупки, у меня была возможность потестировать демонстрационный образец в течение двух недель. По первым впечатлениям работал отлично, поэтому было принято решение покупать. Ваттметр диодный (2 path), спецификацию можно посмотреть тут.

Также очень советую к прочтению статью инженеров Микран, опубликованную в журнале Электроника СВЧ.

фото распаковки

Привезли службой DHL. В пакете была обычная коробка, в ней уплотнитель и фирменная коробка Микрана.

В комплекте с прибором идут два кабеля для подачи опорного синхросигнала или для подачи опоры 10 МГц.

Сравнение с ваттметрами Rohde&Schwarz

Коллеги из РШ любезно предоставили для тестирования моего ваттметра СВЧ генератор, а также два ваттметра.

Рис.2 СВЧ генератор SMA100B
Рис.2 СВЧ генератор SMA100B
Рис.3 USB ваттметры NRP18S и NRP18S-25
Рис.3 USB ваттметры NRP18S и NRP18S-25

Оба ваттметра диодные (3 path), подходят для измерения импульсных сигналов. Фактически это один и тот же прибор, только у NRP18S-25 дополнительно прикручен аттенюатор 25 дБ.

1) Включение и начало работы

Оба прибора подключаются по USB, то есть результаты измерений можно смотреть на ноутбуке. Ваттметр РШ можно также подключить к генератору РШ и там будет отображаться значение измеренной мощности. Для ваттметра РШ необходимо скачать программу, выглядит окно программы вот так:

Рис.4 Окно программы ваттметра РШ
Рис.4 Окно программы ваттметра РШ

В режиме измерения CW вместо графика выводится значение измеренной мощности.

Рис.5 Окно программы ваттметра РШ
Рис.5 Окно программы ваттметра РШ

Программа для отображения измерений ваттметра Микран (М) лежит на самом приборе как на флешке.

Рис.6 Окно программы ваттметра М
Рис.6 Окно программы ваттметра М

Окно можно сделать компактным или немного увеличить, также можно добавить отображение графика, что в общем-то бесполезно в режиме измерения CW.

Рис.7 Окно программы М в режиме CW с графиком
Рис.7 Окно программы М в режиме CW с графиком

2) Сравнение измерений в режиме CW

Установка выглядела следующим образом:

СВЧ генератор - коаксиальный кабель с разъёмами типа 3,5 MiniCircuits длиной 60см - ваттметр РШ (с переходом с N типа на 3,5) или ваттметр М

Рис.8 Ваттметры РШ и М
Рис.8 Ваттметры РШ и М

Измерения проводились на 3 частотах диапазона до 6 ГГц (максимальная рабочая частота ваттметра М) и на 5 значениях выходной мощности генератора. Результаты измерений представлены в таблице 1 (RS=РШ).

При оценке результатов необходимо учитывать, что потери коаксиального кабеля растут с ростом частоты сигнала.

Таблица 1
Таблица 1

В общем, показания ваттметров отличаются примерно на 0,1-0,2 дБ.

3) Измерения в импульсном режиме. Длинный импульс.

Более мощный вариант РШ-го ваттметра не смог захватить импульс амплитудой -20 дБм (уже потом я посмотрела спецификацию на него, оказалось, что CW до-45 дБм, а вот триггер для импульсного режима работает только до -12 дБм - страница 18 брошюры)

Вследствие этого в импульсных измерениях участвовал NRP18S.

Рис.9 Ваттметры РШ и М
Рис.9 Ваттметры РШ и М

Установка выглядела следующим образом:

СВЧ генератор - коаксиальный кабель с разъёмами типа 3,5 MiniCircuits длиной 60см - ваттметр РШ (с переходом с N типа на 3,5) или ваттметр М

Результаты измерений представлены в таблице 2. Параметры последовательности импульсов: длительность 1мс, период 4мс. Измерения проводились на трёх частотах и с выходной мощностью генератора -20 и -5 дБм.

Таблица 2
Таблица 2
Рис.10 Окно программы РШ (6 ГГц / -20 дБм)
Рис.10 Окно программы РШ (6 ГГц / -20 дБм)
Рис.11 Окно программы М (3ГГц / -20 дБм)
Рис.11 Окно программы М (3ГГц / -20 дБм)

Расхождение было замечено только на частоте 6 ГГц при -5 дБм.

UPD Выложила в Инстаграме видео включения ваттметра Микран с момента подключения к ноутбуку по USB до настройки режима отображения импульсов ссылка на пост

4) Измерение времени нарастания

СВЧ генератор по паспорту должен выдавать импульсы с временем нарастания не больше 10 нс (так и есть, проверили с помощью СВЧ детектора и СВЧ осциллографа).

На длинном импульсе ваттметр РШ показал фронт 33 мкс, ваттметр М 5 мкс. На коротком импульсе ваттметр РШ показал фронт 3,5 мкс, ваттметр М 5 мкс. По документам ваттметр РШ специфировано время rise time менее 5 мкс.

Оба ваттметра (точнее ПО) не имеют встроенных операций по измерению длительности импульса. Измерения проводились с помощью маркеров (то есть точно насколько это возможно человеческими руками и глазами).

фотографии измерений времени нарастания на импульсе 1 мс
Окно программы РШ импульс 1 мс
Окно программы РШ импульс 1 мс
Окно программы М импульс 1 мс
Окно программы М импульс 1 мс

5) Определение минимальной длительности импульса.

*Определение проводилось только на одной частоте 3 ГГц, и на одном уровне 0 дБм. Определение производилось "на глаз", по параметру, когда на экране можно определить импульс с плоской верхушкой.

Минимальная длительность импульса ваттметра РШ - 5 мкс, ваттметра М - 16 мкс.

6) Измерения в импульсном режиме. Короткий импульс.

Всё так же, как в п.3. Результаты измерений представлены в таблице 3. Параметры последовательности импульсов: длительность 20 мкс, период 100 мкс. Измерения проводились на трёх частотах и с выходной мощностью генератора -20 и -5 дБм.

Таблица 3
Таблица 3

Расхождение минимально, кроме ошибки на -5 дБм с заполнением 500 МГц (см. объяснение под фотографиями ниже).

Рис.12 Измерение ваттметром РШ импульс -5 дБ с заполнением 500 МГц.
Рис.12 Измерение ваттметром РШ импульс -5 дБ с заполнением 500 МГц.
Рис.13 Измерение ваттметром М  импульс -20 дБм с заполнением 500 МГц
Рис.13 Измерение ваттметром М импульс -20 дБм с заполнением 500 МГц
Рис.14 Измерение ваттметром М импульс -5 дБм с заполнением 500 МГц
Рис.14 Измерение ваттметром М импульс -5 дБм с заполнением 500 МГц
Рис. 15 Измерение ваттметром М импульс -5дБм с заполнением 6 ГГц
Рис. 15 Измерение ваттметром М импульс -5дБм с заполнением 6 ГГц

Рис. 14 и 15 наглядно показывают, что при увеличении частоты заполнения импульсы отображаются более корректно. Скорее всего, если увеличить длительность импульса на несколько микросекунд, измерения импульса мощностью -5 дБм с заполнением 500 МГц были бы верными.

Summarize

Минусы ваттметра Микран:

-не специфицирован для измерения в импульсном режиме.

-нельзя измерить импульс больше -5 дБм

-цифры наверху окна в импульсном режиме бесполезны (они показывают некое усреднённое значение, нужно использовать маркеры)

-я путалась, какую иконку надо нажать, чтобы изменить шкалу времени

-на коротких импульсах была небольшая (минимальная, не мешала измерениям) дрожь импульса влево-вправо

-немного мелкие буквы в значениях маркеров

-я не поняла назначения зелёного графика в нижней части окна

Плюсы ваттметра Микран:

+очень быстрое начало работы

+понятный интерфейс, крупные значки и цифры

+приятное глазу отображение импульса (мало шума, есть сетка на графике)

+очень удобно, что ось у сделана с автоматическим autoscale, при этом его можно отключить

+удобные и понятные маркеры

+мне понравился способ ввода цифр, как на настольных приборах, нажимаешь число и потом мс/мкс или кГц/МГц/ГГц

+очень лёгкий

+очень понравилось, как работает триггер. Честно говоря, я его поставила на -25 дБм и забыла о нём

Благодарность

Автор выражает благодарность коллегам из Московского офиса РШ : Колганову Андрею за помощь в организации и доставке приборов, из Питерского офиса РШ Николаю Вещугину и Максиму Никольскому за помощь и организацию измерений в СПб. А также Андрею Загороднему из Микрана за помощь и консультации по настройке ваттметра.

Спасибо за внимание! Приглашаю почитать мои другие статьи.

Комментарии (3)


  1. Gengenid
    02.09.2021 07:25

    Добавьте, пожалуйста, в название статьи "Портативный ВЧ ваттметр Микран"


  1. Beeoper
    09.09.2021 18:02

    Спасибо за очередную статью, Извините за придирку, но картинки с экрана компьютера можно было бы и через Alt-Print Screen сделать, получилось бы гораздо аккуратнее.


    1. Leka_engineer Автор
      09.09.2021 18:07

      Спасибо за поддержку!

      Вот так и знала, что такое замечание будет. Дело в том, что я была фактически в гостях в офисе РШ. И у меня на телефоне около 60 фотографий, если бы я все скринила, это заняло бы очень много времени. Если бы была у себя, тогда была бы возможность сделать скрины тех состояний, которые нужны будут для статьи. Я сама очень не люблю, когда графики не читаются, считаю это неуважением, но на этих фотографиях всё видно и читается.