МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕР ФАЗОВОГО СДВИГА В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН

June 23, 2012 by admin Комментировать »

Кострикин А. М., Гусинский А. В., Свирид М. С., Алябьева И. И., Кострикин С. А. Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники Минск-220013, Республика Беларусь Тел.+375-17-2398496, E-mail:gusin@cit.org.by, web site: http./www.mwmlab.com

Аннотация Описаны меры фазового сдвига, используемые при метрологических исследованиях векторных анализаторов цепей миллиметрового диапазона длин волн. Приведены алгоритмы определения воспроизведенных фазовых сдвигов коэффициентов отражения и передачи с расширенной неопределенностью такого воспроизведения в диапазоне частот от 25,86 до 178,6 ГГц, изложены результаты исследований.

1.   Введение

Разрабатываемые испытательной лабораторией аппаратуры и устройств сверхвысоких частот Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники векторные анализаторы цепей миллиметрового диапазона длин волн [1-3] подлежат метрологическим исследованиям (государственным приемочным испытаниям или метрологической аттестации, поверке или калибровке). Для обеспечения таких исследований основными задачами нас стадиях разработки и эксплуатации анализаторов являются:

– использование готовых и разработка недостающих мер, воспроизводящих с достаточной точностью измеряемые амплитудные и фазовые параметры в заданном частотном диапазоне 25,87 178,6 ГГц ( модули коэффициентов отражения или КСВН, модули коэффициентов передачи, фазовые сдвиги коэффициентов отражения или передачи);

– разработка программ и методик метрологической аттестации, методик калибровки мер;

-метрологическая аттестация и калибровка мер.

Основными требованиями, предъявляемыми к мерам .являются:

– простота конструкции и технологическая возможность их изготовления;

–  возможность строгого теоретического расчета значений параметров, воспроизводящихся мерами по известным конструктивным параметрам и геометрическим размерам, что позволяет проводить их метрологическую аттестацию или калибровку экспериментально-расчетным методом;

– конструктивная совместимость мер с волноводным трактом анализаторов;

–  метрологические характеристики мер должны обеспечивать двух трехкратный запас по точности в сравнении с метрологическими характеристиками разрабатываемых анализаторов.

II.  Основная часть

В качестве мер модулей коэффициентов отражения и КСВН можно использовать широко применяемые в миллиметровом диапазоне длин волн волноводные нагрузки, основанные на изменении активной оставляющей проводимости за счет уменьшения размера узкой стенки волновода. В качестве мер коэффициентов передачи можно использовать аттенюаторы поляризационного типа.

Что касается мер фазовых сдвигов коэффициентов отражения, то здесь целесообразно использовать короткозамкнутые отрезки волноводов с различной длиной. Эти же отрезки (но уже не короткозамкнутые и в двойном количестве) можно использовать при воспроизведении фазовых сдвигов коэффициентов передачи. Прорабатывалось два варианта конструктивного исполнения мер: в виде двух отрезков волновода с фиксированной разностью длин или в виде одного отрезка волновода с длиной, соответствующей это разности. При этом на первом и втором этапах (или только на втором этапе) воспроизведения фазовых сдвигов в волноводный тракт включаются меры, обеспечивающие разность фазовых набегов приблизительно 90° 180° на средней частоте диапазона. Например, в частотном диапазоне 78,33 118,10 ГГц используются меры длиной 4,97 мм; 5,45 мм и 5,93 мм или 0,48 мм и 0,96 мм.

Учитывая малые потери в мерах, фазовые сдвиги коэффициентов отражения и передачи рассчитываются по формуле:

–  standard uncertainty of reproduction of phase shifts stipulated by inaccuracy of the installation of generator working frequency (standard installation uncertainty of working frequency f ■ U5f);

–  standard uncertainty of reproduction of phase shifts stipulated by inaccuracy of reproduction of channel ‘a’ width (standard uncertainty of measurement a Ua);

–  standard uncertainty of reproduction of phase shifts owing to flanges surface roughness (standard uncertainty of measurement of an altitude of flanges surface roughness on ten points URZ).

The estimation ofthe expanded uncertainty of reproduction of phase shifts is from the formula:

U = К ■ Uc,                                       (3)

where К = 2.0 sweep efficiency for confidence probability of P =

0.95.

The results of researches have shown, that at reproduction of the geometrical sizes of measures with the tolerance of ±0.005 mm or ±0.01 mm, at an altitude of flanges surface irregularities on ten points no more than 0.002 mm and allowed (permissible) relative errors of frequency setting 0.002 or 0.005 uncertainty of reproductions of phase shifts do not exceed 2 5°. Input and output VSWR of measures defined by method [4] does not exceed 1.05. The metrology certification and calibration of measures was conducted with an estimation of the expanded uncertainty of reproduction of phase shifts according to recommendation [5].

III. Conclusion

The conducted researches, metrology certification, calibration of measures of a phase shift in frequency range from 25.87 up to 178.6 GHz have shown that the measures can be used at metrology researches of vector network analyzers in millimeter wavelength range. Now the certificated complete set of measures of a phase shift in frequency band from 78.33 up to 118.1 GHz (PSMS-3) is used at state acceptance testing of vector network analyzers in this frequency range.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты