Escolha o instrumento correto: medidores LCR vs. VNA

Medição da impedância do medidor LCR

Os medidores LCR aplicam um sinal de corrente alternada ao dispositivo em teste e medem a proporção complexa da tensão e da corrente resultantes. Usando essas informações, eles calculam a impedância do dispositivo em teste. A impedância é representada na forma retangular (plano de Argand-Gauss) como:

Z = R + jX

em que R é a resistência e X é a reatância, que pode ser indutiva (positiva) ou capacitiva (negativa). O ângulo de fase (j) representa a diferença de fase entre a tensão e a corrente no circuito.

Medição da impedância do analisador de redes vetoriais (VNA)

Diferentemente dos medidores LCR, os VNAs não são específicos para medir a impedância. No entanto, eles são geralmente usados para medir indiretamente a impedância de um dispositivo em teste em altas frequências, quando a adaptação de impedância e a caracterização exata são cruciais para a funcionalidade adequada.

O VNA mede dois parâmetros principais de dispersão, conhecidos como parâmetros S: S11, que representa o coeficiente de reflexão na entrada do dispositivo em teste (DUT), e S21, que representa o coeficiente de transmissão direta da porta 1 para a porta 2. Usando esses parâmetros, o VNA calcula a impedância Z entre as portas usando três métodos, dependendo da faixa de impedância aplicável:

Configuração de medição com shunt: Z= (Z0(1+S11))/(1-S11)

Configuração de medição através do shunt: Z= (Z0(S21))/(2(1-S21))

Configuração de medição através de séries: Z= (2Z0(1-S21))/S21

onde Z0 é a impedância de referência do VNA (geralmente definida como 50 ohms).

A impedância Z complexa também pode ser lida diretamente no analisador de redes usando a carta de Smith.

Medidor LCR vs. VNA - vantagens e desvantagens

A principal diferença entre um medidor LCR e um VNA é que o VNA usa uma impedância de referência fixa (Z0). Isso faz com que os VNAs sejam mais precisos e permite que eles sejam facilmente compatíveis com as linhas de transmissão. Essa adaptação de impedâncias elimina preocupações potenciais, como indutância e capacitância parasitas.

Por outro lado, os medidores LCR podem modificar sua impedância de referência com base no dispositivo em teste e em outros requisitos. Isso significa que eles produzem medições mais precisas, porém também significa que você precisa compensar o aparelho de fixação e os cabos, que eventualmente começarão a se comportar como elementos parasitas.

Os VNAs medem os parâmetros S, que podem ser convertidos em parâmetros de impedância. Os parâmetros S são fundamentais para entender a reflexão, a perda de transmissão e o isolamento de dispositivos de radiofrequência (por exemplo, um acoplador), e também para entender as propriedades da radiação (por exemplo, uma antena). Tudo isso significa que o VNA é importante quando se trabalha em faixas de frequência mais altas, de kHz a GHz. Os medidores LCR, por outro lado, são limitados a parâmetros de impedância e operam em uma faixa de frequência mais baixa, de corrente contínua a MHz.

Outro parâmetro de comparação é o número de portas suportadas. Os VNAs podem suportar dispositivos de várias portas, tais como acopladores, já os medidores de LCR só podem suportar componentes de porta única, como resistores, capacitores e indutores.

Principais diferenças entre o medidor LCR e o VNA