Кострикін А. М., Гусинський А. В., Свирид М. С., Аляб’єва І. І., Кострикін С. А. Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки Мінськ-220013, Республіка Білорусь Тел. +375-17-2398496, E-mail:gusin@cit.org.by, web site: http./www.mwmlab.com

Анотація Описані заходи фазового зсуву, що використовуються при метрологічних дослідженнях векторних аналізаторів ланцюгів міліметрового діапазону довжин хвиль. Наведено алгоритми визначення відтворених фазових зрушень коефіцієнтів відбиття і передачі з розширеною невизначеністю такого відтворення в діапазоні частот від 25,86 до 178,6 ГГц, викладені результати досліджень.

1. Введення

Розробляються випробувальною лабораторією апаратури та пристроїв надвисоких частот Білоруського державного університету інформатики і радіоелектроніки векторні аналізатори ланцюгів міліметрового діапазону довжин хвиль [1-3] підлягають метрологічним дослідженням (державним приймальним випробуванням або метрологічної атестації, повірки або калібрування). Для забезпечення таких досліджень основними завданнями нас стадіях розробки та експлуатації аналізаторів є:

– Використання готових і розробка відсутніх заходів, що відтворюють з достатньою точністю вимірювані амплітудні і фазові параметри в заданому частотному діапазоні 25,87 178,6 ГГц (модулі коефіцієнтів відбиття або КСХН, модулі коефіцієнтів передачі, фазові зрушення коефіцієнтів відбиття або передачі);

– Розробка програм і методик метрологічної атестації, методик калібрування заходів;

-Метрологічна атестація та калібрування заходів.

Основними вимогами, що висуваються до заходів. Є:

– Простота конструкції і технологічна можливість їх виготовлення;

– Можливість строгого теоретичного розрахунку значень параметрів, які відтворювалися заходами по відомим конструктивним параметрам і геометричних розмірах, що дозволяє проводити їх метрологічну атестацію або калібрування експериментально-розрахунковим методом;

– Конструктивна сумісність заходів з хвилеводним трактом аналізаторів;

– Метрологічні характеристики заходів повинні забезпечувати двох триразовий запас по точності в порівнянні з метрологічними характеристиками розроблюваних аналізаторів.

II. Основна частина

Як заходи модулів коефіцієнтів віддзеркалення і КСХН можна використовувати широко застосовуються в міліметровому діапазоні довжин хвиль хвилеводні навантаження, засновані на зміні активної залишає провідності за рахунок зменшення розміру вузької стінки хвилеводу. Як заходи коефіцієнтів передачі можна використовувати атенюатори поляризаційного типу.

Що стосується заходів фазових зрушень коефіцієнтів відбиття, то тут доцільно використовувати короткозамкнені відрізки хвилеводів з різною довжиною. Ці ж відрізки (але вже не короткозамкнені і в подвійному кількості) можна використовувати при відтворенні фазових зрушень коефіцієнтів передачі. Опрацьовувалося два варіанти конструктивного виконання заходів: у вигляді двох відрізків хвилеводу з фіксованою різницею довжин або у вигляді одного відрізка хвилеводу з довжиною, що відповідає це різниці. При цьому на першому і другому етапах (або тільки на другому етапі) відтворення фазових зрушень в хвилеводний тракт включаються заходи, що забезпечують різниця фазових набігів приблизно 90 ° 180 ° на середній частоті діапазону. Наприклад, в частотному діапазоні 78,33 118,10 ГГц використовуються заходи довжиною 4,97 мм; 5,45 мм і 5,93 мм або 0,48 мм і 0,96 мм.

Враховуючи малі втрати в заходи, фазові зрушення коефіцієнтів відбиття і передачі розраховуються за формулою:

–  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.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.