Voltimetro Vectorial

Un Voltimetro Vectorial es empleado generalmente con señales de alta frecuencia, la característica distintiva del mismo es que ademas de indicar la magnitud de una señal nos da información sobre su fase.

Como vimos en la medición de Parámetros S para poder calcular cada uno de los cuatro parámetros necesitábamos medir las magnitudes y diferencia de fase entre dos señales, en ese caso necesitábamos realizar la medición con el voltimetro vectorial.

La señal de referencia para la medición de fase es la que ingresa por el canal A. Un circuito de control automático de fase (APC) sintoniza y engancha en fase al instrumento a la señal del canal A. El rango de frecuencia del APC es seccionado por medio de un control en el panel frontal. El APC sintoniza entonces el instrumento automáticamente y mantiene la sintonia aún cuando la frecuencia de entrada fluctúa moderamente.

Diagrama en bloques elemental de un Voltimetro Vectorial que utiliza un circuito de enganche de fase automático (APC) para sintonia y enganche de fase del instrumento al canal A. El APC ajusta la frecuencia del oscilador local controlado por tensión (VCO) que gatilla los muestreadores mezcladores de las sondas. Las señales de RF son reconstruidas a partir de las muestras de FI de 20kHz, donde se mide la amplitud y la fase.

En las sondas de entrada del instrumento hay mezcladores del tipo de muestreo que convierten la señal a una frecuencia intermedia de 20 kHz, donde se hace la medición de tensión y fase. Una tensión de realimentación de estabilización de los mezcladores mantiene las perdidas de conversión de tensión a 0 dB independientemente de las influencias ambientales, y de los corrimientos que pueda tener el oscilador local para que la diferencia de fase entre las señales de FI que ambos muestreadores mantienen, sea igual a la diferencia de fase que hay entre las señales de RF.

Las formas de onda de RF son reconstruidas en la frecuencia intermedia; las componentes fundamentales de las ondas son convertidas a 20 kHz, la segunda armónica a 40 kHz, la tercera a 60 kHz, y así, hasta la armónica más elevada que caiga dentro del 1 GHz de ancho de banda de los muestreadores. Las salidas se toman directamente de los mezcladores de muestreo en ambos canales. Como la forma de onda es preservada en las señales de FI, el Voltimetro Vectorial puede ser utilizado para convertir a muchos de los osciloscopios de baja frecuencia, analizadores de ondas, y analizadores de distorsión en instrumentos de muestreo de frecuencia elevada para señales cuyo contenido armónico sea moderado.

Para las mediciones de tensión y fase, las señales de FI provenientes de los mezcladores muestreadores son filtradas de manera que solo permanecen las fundamentales de 20 kHz, y las amplitudes y ángulo de fase entre las fundamentales es lo que se mide e indica. Como solo se miden las fundamentes, las lecturas de las amplitudes y fases no se ven alteradas por el contenido armónico de las señales de entrada. el ancho de banda de los filtros de solo 1 kHz reducen el ruido térmico que pueda llegar a los instrumentos.

Referencia:

• Hewlett Packard, AN 77-1 Transistor Parameter Measurements
• Oliver Cage, Electronic Measurments and Instrumentation