Detectores De Cristal

INTRODUCCIÓN

La medición de diferencia de potencial en circuitos donde la frecuencia es superior al centenar de megahertz no permite el empleo de voltímetros convencionales ni a válvula.

En su lugar se utilizan cristales detectores y métodos térmicos.

El uso de cristales detectores envuelve la conversión de energía de microondas a energía de baja frecuencia, y en algunos casos DC; la medición propiamente dicha se lleva a cabo por los métodos ordinarios de baja frecuencia.

Los métodos térmicos envuelven la conversión de energía radiante en calor usando principalmente "barreters" y "termistores"; este método es el único que admite calibración absoluta.

CRISTALES DETECTORES

Es un dispositivo capaz de demodular señales de microondas basándose en el principio de característica de ley cuadrática, aunque su uso es principalmente la medición de potencia de las microondas.

Los cristales detectores a pesar de tener poca uniformidad en sus respuestas y a ser más sensibles a los cambios de temperatura ambiente presentan la ventaja de menores dimensiones físicas, baja capacitancia, menor tiempo de tránsito y no requiere calentamiento de filamento.

A pesar de las diferencias entre dos cristales de un mismo tipo, cuando la diferencia de potencial es del orden de los milivoltios la corriente rectificada resulta proporcional al cuadrado de la tensión aplicada. En general, la máxima corriente que debe aplicarse a un cristal para mantener la lectura en la zona de respuesta cuadrática varía con el cristal, pero en términos generales está en el orden de 100 mA; esta limitación en magnitud nos obliga al uso de atenuadores para bajar el nivel de la señal a detectar, así como también de galvanómetros más sensibles.

Bolómetros

El bolómetro es un pequeño elemento resistivo que es capaz de disipar energía de microondas y usar el calor disipado para efectuar un cambio en su resistencia; es el más común de los detectores usados en las mediciones de potencia.

Los bolómetros más usados son el berreter y el termistor. El barreter consiste en un alambre fino y pequeño, con una resistencia tal que puede usarse como terminación acoplada de una línea de transmisión, tiene un coeficiente positivo de resistencia vs. Temperatura similar al de los metales.

En contraste, el termistor es una delgada capa de material semiconductor y tiene un coeficiente de resistencia vs temperatura, negativo. El cambio de resistencia resultante de la disipación de energía se mide colocando el bolómetro como uno de los brazos de un puente de Wheatstone.

Medición de la característica de un cristal detector

Antes de efectuar cualquier medición con un cristal detector, debe determinarse su característica de voltaje RF vs corriente rectificada. Una forma de realizar esta calibración es aplicar un conjunto de voltajes que sigan una ley conocida y medir cada una de las corrientes correspondientes. Este conjunto de voltajes se obtiene a partir de una línea de transmisión. El patrón se estudiará con la ayuda de una línea ranurada.

Línea ranurada coaxial

Consiste de un trozo de línea coaxial rígida provista de una ranura longitudinal a través de la cual se introduce una sonda para estudiar el campo.

La ranura está hecha de tal forma de introducir el mínimo de discontinuidades a fin de evitar modificaciones en la impedancia característica y la constante de propagación, en especial se procura mantener las pérdidas por radiación lo más bajas posible. La sonda actúa como una pequeña antena y recoge una tensión que es proporcional al campo eléctrico en ese punto del coaxial; como en general, la sonda se comporta como una antena corta, su impedancia es principalmente reactiva por lo que no estará acoplada con el resto del sistema y la transferencia

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