معايرة الترددات الراديوية والميكروية (حتى 75 GHz)
حتى 75 GHz تكون الكميات هي القدرة والتوهين والانعكاس والتردد والضجيج. ومعظم عدم اليقين يأتي من الموصلات وعدم التوافق لا من الجهاز. تغطي هذه الصفحة القياس المحوري وبمرشد الموجة من 10 MHz إلى 75 GHz.
الأجهزة والدقة النموذجية
| الجهاز | المدى النموذجي | الدقة النموذجية | أين يُستخدم |
|---|---|---|---|
| مجسّات قدرة بالثرمستور والمزدوجة الحرارية | من 10 MHz إلى 50 GHz، نحو -35 إلى +20 dBm | 1 إلى 3 % (نحو 0.05 إلى 0.13 dB) | قياس قدرة مرجعي |
| مجسّات قدرة بالدايود | من 10 MHz إلى 75 GHz، من -70 إلى +20 dBm | 2 إلى 5 % زائد عدم التوافق | قياس القدرة العام والمستويات المنخفضة |
| مقياس حرارة ميكروي (أولي) | محوري ومرشد موجة | أفضل من 0.5 % | المعاهد الوطنية: يحدد كفاءة المجسّات |
| محلل شبكات متجهي (VNA) | من 10 MHz إلى 70 GHz وأكثر | فقد الإرجاع ومعاملات S، حسب المعايرة | الانعكاس، فقد الإدخال، الطور |
| موهِّن متدرج وموهِّن معياري | من DC إلى 50 GHz ومرشد موجة | 0.01 إلى 0.05 dB لكل 10 dB | مراجع التوهين والخطية |
| عدّاد تردد ومرجع زمني | حتى 40 إلى 70 GHz مباشرة | دقة المرجع الزمني (10⁻⁹ إلى 10⁻¹²) | تردد مولّدات الإشارة |
| مولّد إشارة ومحلل طيف | من 9 kHz إلى 75 GHz | المستوى ±0.5 إلى ±2 dB، التردد 10⁻⁷ إلى 10⁻⁹ | الإنتاج والاختبار العام |
| مقياس عامل الضجيج ومصدر ضجيج | من 10 MHz إلى 50 GHz وما فوق | ±0.1 to ±0.3 dB | اختبار المستقبلات ومضخمات الضجيج المنخفض |
كل ما سبق قيم نموذجية. في الموجات الميكروية يضيف الموصل والمهايئات من عدم اليقين بقدر الجهاز. أرقام الدقة هي نطاقات نموذجية لمساعدتك على المقارنة بين الأجهزة. استخدم دائماً مواصفات الجهاز الذي أمامك.
نطاقات مرشدات الموجة حتى 75 GHz
| مرشد الموجة | الجدار العريض a | النطاق القياسي (GHz) | قطع TE10 (GHz) | حرف النطاق (تقريبي) |
|---|---|---|---|---|
| WR-284 | 72.136 mm | 2.6 to 3.95 | 2.08 | S |
| WR-187 | 47.549 mm | 3.95 to 5.85 | 3.15 | C |
| WR-137 | 34.849 mm | 5.85 to 8.2 | 4.30 | C |
| WR-112 | 28.499 mm | 7.05 to 10 | 5.26 | X |
| WR-90 | 22.86 mm | 8.2 to 12.4 | 6.56 | X |
| WR-62 | 15.799 mm | 12.4 to 18 | 9.49 | Ku |
| WR-42 | 10.668 mm | 18 to 26.5 | 14.05 | K |
| WR-28 | 7.112 mm | 26.5 to 40 | 21.08 | Ka |
| WR-22 | 5.69 mm | 33 to 50 | 26.34 | Q |
| WR-19 | 4.775 mm | 40 to 60 | 31.39 | U |
| WR-15 | 3.759 mm | 50 to 75 | 39.88 | V |
تختلف تسميات الحروف بين المعايير (IEEE وEIA وNATO)، فاذكر رقم WR ومدى التردد. القطع هو c / 2a.
عائلات الموصلات المحورية
| الموصل | أعلى تردد بنمط وحيد | يتوافق مع |
|---|---|---|
| النوع N | 18 GHz | متين، للاستخدام العام في المختبر والميدان |
| 7 mm (APC-7) | 18 GHz | بلا جنس (محايد)، علم قياس مرجعي |
| 3.5 mm | 26.5 GHz | متوافق مع SMA |
| 2.92 mm (K) | 40 GHz | 3.5 mm ومتوافق مع SMA |
| 2.4 mm | 50 GHz | عالي الدقة، يتوافق مع 1.85 mm (محدود بـ 50 GHz) |
| 1.85 mm (V) | 67 GHz | يتوافق مع 2.4 mm |
| 1.0 mm | 110 GHz | أصغر موصل محوري شائع |
توصيل موصلات من عائلات مختلفة لا يكون آمناً إلا إذا أجازته ورقة البيانات، والموصل الأدنى تردداً هو الذي يحدد الحد.
معايير مرجعية وقابلية التتبع
- القدرة. يقارن مقياس الحرارة أو مقياس الحرارة الميكروي التسخين بـ RF بالتسخين بـ DC، فتتتبع القدرة إلى جهد DC وتياره ومقاومته. ويُعطى عامل المعايرة لكل مجس مقابل المرجع عند مجموعة من الترددات.
- معاملات S. يُعاير VNA بعدة معايرة عالية الدقة (قصر، دارة مفتوحة، حمل، وصلة مباشرة، أو خطوط TRL في مرشد الموجة) تتتبع تعريفاتها إلى قياسات بُعدية.
- التوهين. تُعاير الموهِّنات المرجعية بالاستبدال في التردد المتوسط ثنائي القناة أو بمستقبل معاير، مع التتبع إلى معايير النسب.
- التردد. قارن الجهاز بمرجع روبيديوم أو سيزيوم أو مضبوط بـ GPS عبر مدخل المرجع الزمني الخارجي.
- الوثائق. IEEE 287 للموصلات المحورية الدقيقة، وISO/IEC 17025 للمختبر، والأدلة الوطنية لعدم يقين قياسات RF.
كيف تتم المعايرة
إجراء نموذجي
- سخّن الأجهزة والمجس للمدة المذكورة في الدليل، واجعل الغرفة مستقرة ضمن ±1 °C.
- افحص الموصلات ونظّفها بأعواد خالية من الوبر وكحول أيزوبروبيل، وتحقق منها بمقياس.
- شدّ الموصلات بمفتاح عزم: عادةً 0.9 N·m لموصلات 3.5 و2.92 و2.4 و1.85 mm، وأقل لـ SMA.
- عاير VNA (SOLT أو TRL أو LRM) عند مستوى الجهاز مع تحميل معاملات عدة المعايرة.
- صفّر مقياس القدرة وعايره على مرجع 0 dBm و50 MHz، ثم قس المصدر عند كل تردد.
- قس توافق المصدر والمجس، واحسب عدم يقين عدم التوافق، وأضف عدم يقين عامل المعايرة.
- تحقق بجهاز فحص (موهِّن معلوم أو معيار عدم توافق) قبل وبعد.
أين تقع الأخطاء
- موصلات متسخة أو تالفة. قد يغيّر اتصال سيئ فقد الإرجاع بمقدار 10 dB ولا يمكن إزالته بالمعايرة.
- عزم شد خاطئ. الإفراط في الشد يتلف الدبوس، والتقصير فيه يغيّر التلامس.
- حركة الكابلات. يتغير الطور والفقد عند تحريك الكابلات المرنة بعد المعايرة.
- تجاهل عدم التوافق. عند VSWR يساوي 1.3 على المنفذين، يبلغ خطأ القدرة نحو ±0.15 dB.
- مهايئات خاطئة. مهايئ رخيص يضيف فقداً وانعكاسات لم تكن في المعايرة.
ما يدخل في ميزانية عدم اليقين
- عامل معايرة مجس القدرة وعدم يقينه.
- عدم التوافق بين المصدر والمجس (انظر الحاسبة).
- قابلية تكرار الموصلات وتأثيرات المهايئات.
- الخطية والضجيج وانجراف مقياس القدرة.
- انثناء الكابلات والحرارة ودقة التردد.
اجمع المساهمات كما في حاسبة ميزانية عدم اليقين، ثم قرّر القبول أو الرفض بنطاق حماية كما هو موضح في صفحة الحاسبات.
الحاسبات
كل شيء يعمل في متصفحك. لا يُرسل أي شيء تكتبه إلى أي مكان.