Instrumento: Vector Network Analyzer (VNA)
Aplicación: Caracterización eléctrica de dispositivos y sistemas RF/microondas
Objetivo General:
Medir parámetros de dispersión (S-parameters), impedancia, reflexión, transmisión y respuesta en frecuencia de componentes eléctricos, para validar su desempeño en sistemas de alta frecuencia y microondas.
Pruebas Realizables con un VNA
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Prueba |
Parámetro Principal |
Aplicaciones Industriales |
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Medición de antenas |
S11 (VSWR, Return Loss) |
Ajuste de antenas, análisis de resonancia, diseño y pruebas de telecomunicaciones |
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Análisis de filtros y multiplexores |
S11, S21, S22 |
Validación de frecuencia de corte, atenuación fuera de banda |
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Ensayo de cables y líneas de transmisión |
S11, S21, TDR |
Verificación de pérdidas, desajustes, localización de fallas |
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Pruebas de componentes pasivos |
S-parameters completos |
Medición de acopladores, divisores, adaptadores, conectores |
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Medición de amplificadores/transistores |
S21, K-factor, P1dB |
Evaluación de ganancia, estabilidad y respuesta en frecuencia |
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Ensayo de dispositivos diferenciales |
Diferencial-mode S-parameters |
USB, HDMI, Ethernet, señales balanceadas |
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Caracterización dieléctrica (con accesorios) |
εr, σ, Df |
Permitividad y disipación en sólidos, líquidos y materiales compuestos |
Parámetros Técnicos Medibles
- S11 (reflexión de entrada)
- S21 (transmisión directa)
- S12 (transmisión inversa)
- S22 (reflexión de salida)
- Impedancia y admitancia compleja (Z, Y)
- Coeficiente de reflexión (Γ)
- Retardo de grupo y fase
- Respuesta en frecuencia y dominio temporal (TDR)
Usos en la Industria
- Aeroespacial y Defensa: Validación de radares, filtros, guías de onda, antenas aeronáuticas.
- Telecomunicaciones: Desarrollo e instalación de sistemas RF, 4G/5G, Wi-Fi, satelitales.
- Laboratorios de I+D: Diseño y simulación de nuevos dispositivos activos y pasivos.
- Automotriz: Sensores de radar, conectores de alta velocidad, validación EMC.
- Manufactura Electrónica: Control de calidad de conectores, adaptadores, PCBs de RF.
- Materiales Avanzados: Análisis dieléctrico de polímeros, cerámicos, líquidos.
Accesorios comunes para VNA
- Celdas para materiales dieléctricos (ej. Keysight 16451B, 16453A)
- Puentes de prueba de RF (bridge test sets)
- Calibradores de precisión (SOLT, TRL)
- Adaptadores coaxiales y de onda milimétrica
- Kits para pruebas en dominio temporal
Normativas y Estándares
- IEC 61753, 62037 – Dispositivos pasivos de fibra óptica y RF
- IEEE 287, 370 – Modelado de interconexiones de alta velocidad
- MIL-STD-202, 883 – Pruebas ambientales y de rendimiento para componentes electrónicos
Ventajas de las pruebas con VNA
- Precisión vectorial en fase y magnitud
- Medición rápida y multifrecuencia
- Compatibilidad con simuladores (SPICE, ADS, HFSS)
- Capacidades de modelado en dominio de tiempo y frecuencia
- Instrumentación crítica en líneas de producción, mantenimiento y diseño
1. Medición de antenas (S11)
- Determinar si la antena está bien ajustada a su frecuencia de operación.
- Medir retorno de pérdida, VSWR, ancho de banda efectivo.
- Verificación de eficiencia de radiación.
Usos industriales: Telecomunicaciones, satélites, defensa, automotriz (radar, RFID, 5G).
2. Caracterización de filtros, diplexores y multiplexores
- Medición de S21 para ver la banda de paso.
- Análisis de S11 y S22 para pérdidas de retorno fuera de banda.
- Validación de frecuencias de corte, planitud y pendiente.
Usos industriales: Estaciones base, equipos de RF, electrónica médica, instrumentación.
3. Pruebas de cables coaxiales y líneas de transmisión
- Medición de atenuación (S21) y desajustes (S11).
- Detección de discontinuidades con TDR.
- Verificación de pérdidas dieléctricas y efectos de acoplamiento.
Usos industriales: Instalación de torres de telecomunicación, TV satelital, pruebas de mantenimiento.
4. Evaluación de componentes pasivos (acopladores, divisores, adaptadores)
- Medición de aislamiento, balance, inversión de fase.
- Verificación de funcionamiento en todo el rango de frecuencia de interés.
Usos industriales: Diseño de RF, laboratorios de desarrollo, control de calidad.
5. Medición de dispositivos activos (amplificadores, transistores)
- Ganancia (S21), estabilidad (K-factor), y figura de ruido (cuando se combina con analizadores adicionales).
- Análisis de respuesta de frecuencia, punto de compresión, etc.
Usos industriales: Comunicaciones satelitales, defensa electrónica, sistemas de radar.
6. Caracterización dieléctrica de materiales (con accesorios como 16451B, 16453A, etc.)
- Medición de permitividad, conductividad, factor de disipación.
- Ensayos en sólidos, líquidos y materiales compuestos.
Usos industriales: Aeroespacial, automotriz, electrónica de potencia, materiales avanzados.
7. Medición de dispositivos diferenciales y balanceados
- Parámetros diferenciales y modo común con adaptadores balanceados.
- Ensayos en líneas de datos, conectores de alta velocidad, etc.
Usos industriales: Telecomunicaciones, USB/HDMI, redes de datos industriales.
8. Análisis de propagación y dispersión en guías de onda y circuitos integrados RF
- Medición precisa de pérdida por inserción, retardos, efectos de bordes, resonancias.
- Modelado de estructuras complejas como metamateriales o guías dieléctricas.
Usos industriales: Fotónica, I+D en telecomunicaciones ópticas, tecnologías cuánticas.
