Name: calibration of vector network analyzer for measurements in radio frequency propagation channels
Uploaded: 2020-06-02T13:30:00
Duration: 10 min
Description: Watch this Scientific Journal Video about Calibration of Vector Network Analyzer for Measurements in Radio Frequency Propagation Channels at JoVE.com

نشكر مكتب الطيف الدفاعي (DSO) على تمويل هذا العمل.

<ol>
	<li>Commerce Spectrum Management Advisory Committee. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 1755-1850 MHz Airborne Operations: Air Combat Training System Sub-Working Group Final Report. , (2014).</li><li>Hammerschmidt, C. A., Johnk, R. T., McKenna, P. M., Anderson, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Best+Practices+for+Radio+Propagation+Measurements.">Best Practices for Radio Propagation Measurements.</a> U.S. Dept. of Commerce. , (2018).</li><li>Molisch, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Wireless Communications - 2nd edition. , (2010).</li><li>Anderson, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Design and Implementation of an Ultrabroadband Millimeter-Wavelength Vector Sliding Correlator Channel Sounder and In-Building Multipath Measurements at 2.5 &amp; 60 GHz. , (2002).</li><li>Kerns, D. M., Beatty, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Basic Theory of Waveguide Junctions and Introductory Microwave Network Analysis (Monographs on Electromagnetic Waves). , (1967).</li><li>Engen, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Microwave Circuit Theory and Foundations of Microwave Metrology. , (1992).</li><li>Witte, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Spectrum and Network Measurements. , (2001).</li><li>Jargon, J. A., Williams, D. F., Hale, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developing+Models+for+Type-N+Coaxial+VNA+Calibration+Kits+within+the+NIST+Microwave+Uncertainty+Framework.">Developing Models for Type-N Coaxial VNA Calibration Kits within the NIST Microwave Uncertainty Framework.</a> 87th ARFTG Microwave Measurement Conference. , (2016).</li><li>Keysight Electronic Calibration Modules. Keysight Technologies Available from: <a target="_blank" href="https://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/N7550-90002.pdf?id=2852836">https://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/N7550-90002.pdf?id=2852836</a> (2019)</li><li>Smith, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electronic Applications of the Smith Chart. , (2006).</li><li>. Utiflex Flexible Microwave Cable Assemblies Brochure Available from: <a target="_blank" href="https://rf.cdiweb.com/datasheets/micro-coax/UtiflexCableAssemblies.pdf">https://rf.cdiweb.com/datasheets/micro-coax/UtiflexCableAssemblies.pdf</a> (2019)</li><li>. Smith Chart Explanation Available from: <a target="_blank" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Smith_chart_explanation.svg">https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Smith_chart_explanation.svg</a> (2019)</li><li>Camell, D., Johnk, R. T., Novotny, D., Grosvenor, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free-Space+Antenna+Factors+through+the+Use+of+Time-Domain+Signal+Processing.">Free-Space Antenna Factors through the Use of Time-Domain Signal Processing.</a> IEEE Intl. Symp. Electromag. Compat. , (2007).</li><li>Baker-Jarvis, J., Janezic, M. D., Krupka, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurements+of+Coaxial+Dielectric+Samples+Employing+Both+Transmission/Reflection+and+Resonant+Techniques+to+Enhance+Air-Gap+Corrections+.">Measurements of Coaxial Dielectric Samples Employing Both Transmission/Reflection and Resonant Techniques to Enhance Air-Gap Corrections+.</a> Intl. Conf. Microw., Radar &amp; Wireless Communications. , (2006).</li><li>Grosvenor, C., Camell, D., Koepke, G., Novotny, D., Johnk, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromagnetic+Airframe+Penetration+Measurements+of+a+Beechcraft+Premiere+1A.">Electromagnetic Airframe Penetration Measurements of a Beechcraft Premiere 1A.</a> NIST Technical Note 1548. , (2008).</li></ol>

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

من المهم السماح لVNA بالدفء إلى RT لمدة لا تقل عن 0.5 ساعة (على الرغم من أن ساعة واحدة أفضل) قبل إجراء المعايرة ، مما يسمح لجميع المكونات الداخلية بالوصول إلى RT ويؤدي إلى معايرات أكثر استقرارًا. يمكن أن تستمر المعايرة الواحدة عدة أيام دون فقدان كبير للدقة. ومع ذلك، يتم فحص المعايرة يوميا باستخدام معيار المعايرة لضمان سلامة القياس. فحص كافة مكونات النظام ضروري بحيث لا تضر الموصلات السيئة بدقة VNA. فمن الأفضل لاستخدام كابلات الخسارة المنخفضة مع VNA. يجب التحقق من سلامة المعايرة قبل قياس أي مكون من مكونات النظام أو DUT. وينبغي تكرار أي قياس خارج المواصفات المنصوص عليها هنا أو قد يتطلب معايرة جديدة. وأخيراً، استخدام مواصفات الشركة المصنعة للتحقق من قيم DUT المقاسة هو جزء ضروري من التحقق من الصحة.
استخدام VNA كأداة قياس له حدوده. إذا كان DUT أو النظام لديه خسائر كبيرة بحيث تقع معلمات S المقاسة تحت أرضية الضوضاء في VNA، فلا يمكن قياسها باستخدام VNA. فمن الممكن لخفض الكلمة الضوضاء عن طريق خفض عرض النطاق الترددي IF وزيادة وقت الاجتياح. وهذا من شأنها أن تبطئ وقت اقتناء القياس؛ وبالتالي، هناك مفاضلة عند ضبط هذه المعلمات. لا يمكن لـ VNA التعامل مع قوى الإدخال أكبر من 30 ديسيبل ، لذلك يتم استخدام التوهين الداخلي أو الخارجي عند قياس مكبرات الصوت. وللأداة النووية مصدر واستقبال موجودان في نفس الأداة، ولذلك فقد استخدم كنظام لقياس الانتشار الراديوي. لأن المصدر والمتلقي موجودان في VNA، يجب ضم منفذ الإرسال بطريقة ما إلى منفذ الاستقبال. عادة، يتم ذلك مع الكابلات. ومع ذلك ، تضيف الكابلات خسارة ، مما يقلل من النطاق الديناميكي لما يمكن قياسه. وعلاوة على ذلك، تصبح مسافات الانفصال محدودة.
الطريقة الأخرى التي يمكن قياس الخسائر بها هي استخدام مولد الإشارة وعداد الطاقة. مقياس الطاقة هو جهاز قياس حجمي، لذلك يمكنه قياس حجم الإشارة فقط. ولا يمكنه رصد مرحلة الإشارة، مما يؤدي إلى قياسات أقل دقة للإشارة. يقيس VNA حجم ومرحلة (المكونات الحقيقية والوهمية) للإشارة المقاسة بالنسبة لإشارة إدخال معروفة ، وهي قياس أعلى جودة.
VNAs هي خيار متعدد الاستخدامات للعديد من أنواع القياسات. ويمكن استخدام الأداة لقياس الإشارات الراديوية المشعة باستخدام هوائيات على الموانئ المرسلة والمتلقية18. يمكن استخدام تحليل المجال الزمني لمراقبة الإشارات بمرور الوقت وتحديد مكان حدوث فاصل في كبل. يمكن قياس العديد من الترددات خلال الاجتياح ، والتي يمكن استخدامها لفهم خسائر التوهين على العديد من الترددات إما في بيئة أجريت19 أو تشع20. فهم إعدادات المعلمة المختلفة من VNA النتائج في الاختبارات/الأنظمة التي تتميز جيدا، ويمكن استخدام القياسات التي تم الحصول عليها مع DUT / النظام مع درجة عالية من الثقة.

معهد علوم الاتصالات (ITS) هو مختبر البحوث التابع للإدارة الوطنية للاتصالات والمعلومات (NTIA)، وهي وكالة تابعة لوزارة التجارة الأميركية. وقد نشطت القياسات في قياسات الانتشار الراديوي منذ الخمسينات. ويتطلب تقاسم الطيف، وهو النموذج الجديد لمستخدمي الطيف الاتحادي والتجاري، أن يتقاسم نظامان مختلفان نفس طيف الترددات الراديوية في نفس الوقت. ومع تزايد سيناريوهات تقاسم الطيف، تزداد الحاجة إلى قياسات دقيقة وقابلة للاستنساخ للانتشار الراديوي توفر فهماً أفضل للبيئة الراديوية، التي يجب أن تتقاسمها خدمات متعددة. والهدف من الإجراء الموصوف هو ضمان أن تكون أي مكونات تشكل مثل هذا النظام تتميز بشكل جيد بـ VNA تم تكوينها بدقة.
وفي حين أن الطلب على الطيف يزداد، فإنه ليس من الممكن دائماً تحرير الطيف بسرعة تستخدمه الوكالات الاتحادية حالياً للأغراض التجارية. على سبيل المثال، في نطاق الخدمات اللاسلكية المتقدمة (AWS)-3 (1755-1780 ميغاهرتز)، يتم تطوير ترتيبات مشاركة الطيف بين الخدمات العسكرية والناقلات اللاسلكية التجارية1. وتسمح هذه الترتيبات للشركات اللاسلكية التجارية بدخول نطاق AWS-3 قبل الانتهاء من انتقال الخدمات العسكرية من النطاق.
وقد كُلفت منظمة الطيف الدفاعي بإدارة المرحلة الانتقالية من AWS-3. ويشمل جزء رئيسي من عملية الانتقال وضع نماذج جديدة للانتشار لتقييم إمكانية تداخل الترددات اللاسلكية بين النظم اللاسلكية العسكرية والتجارية التي تشترك في النطاق. وقد كلفت DSO ITS وغيرها بإجراء سلسلة من قياسات السبر قناة لبناء نماذج جديدة من شأنها أن تحسب بشكل أفضل تأثير أوراق الشجر والهياكل التي من صنع الإنسان في البيئة (المعروفة مجتمعة باسم فوضى). وسيؤدي تحسين نمذجة الانتشار التي تنظر في الفوضى إلى تقليل القيود المفروضة على أجهزة الإرسال التجارية بالقرب من النظم العسكرية.
وتوفر القياسات الموقعية لنشاط طيف الترددات الراديوية نظرة ثاقبة لفيزياء انتشار موجات الترددات الراديوية والتحقق من صحة نماذج الانتشار الراديوي القائمة والجديدة. وهذان العنصران ضروريان لدعم والحفاظ على تقاسم الطيف الخالي من التداخل. توفر تقنيات سبر القناة، التي يتم فيها إرسال إشارة اختبار معروفة من موقع معين إلى جهاز استقبال متنقل أو ثابت، بيانات تقدر خصائص القناة الراديوية في بيئات مختلفة. وتستخدم البيانات لتطوير وتحسين النماذج التي تتنبأ بدقة أكبر بخسائر الانتشار أو توهين الإشارة. وقد تعزى هذه الخسائر إلى الحجب والتأمل من جانب المباني وغيرها من العقبات (أي الأشجار أو التضاريس في الأخادي الحضرية). وتنتج هذه العقبات مسارات انتشار متعددة ومتغيرة قليلاً مما يؤدي إلى فقدان الإشارة أو توهينها بين هوائي الإرسال والاستقبال.
تنتج تقنيات القياس الخاصة بـ ITS نتائج دقيقة وقابلة للتكرار وغير متحيزة. وقد شجعت دائرة دعم الهياكل المالية المعهد على تبادل معارفه المؤسسية مع المجتمع التقني الأوسع نطاقا. وتشمل هذه المعرفة كيفية قياس بيانات نشر الترددات الراديوية ومعالجتها على النحو الأمثل. وتصف المذكرة التقنية TM-19-5352و33,و4و55 التي نشرت مؤخراً مجموعة من أفضل الممارسات لإعداد نظم قياس الانتشار الراديوي والتحقق منها. وكجزء من هذه الممارسات الفضلى، يُستخدم نظام قياس المكونات لقياس الخسائر أو المكاسب التي حققها نظام القياس بدقة. ثم تستخدم المكاسب والخسائر لحساب التوهين إشارة بين هوائيين.
ويتناول البروتوكول المعروض هنا أفضل الممارسات لمعايرة VNA5 قبل الاختبار في التطبيقات المختبرية أو الميدانية. وتشمل هذه الوقت الاحماء، واختيار نوع موصل RF، وإجراء اتصالات مناسبة، وأداء خطوات المعايرة المناسبة. وينبغي إجراء المعايرة في بيئة مختبرية خاضعة للرقابة قبل جمع البيانات في سياق سيناريو محدد لقياس الانتشار. وقد تكون هناك اعتبارات إضافية ذات صلة ببيئات محددة لقياس الانتشار، تقع خارج نطاق هذا البروتوكول.
يتم استخدام VNA لقياس خصائص الجهاز من المكونات والتجميعات الفرعية عند تجميع أنظمة القياس الأخرى. مكبرات الصوت السلطة، وأجهزة الاستقبال، والمرشحات، ومكبرات الصوت منخفضة، خلاطات، والكابلات، والهوائيات كلها المكونات التي يمكن أن تتميز VNA. قبل اختبار و/أو معايرة نظام، يتم إعداد قائمة بجميع المكونات المطلوبة من النظام، ويتم تجميع جميع مكونات النظام. يتم قياس كل مكون من مكونات النظام بشكل منفصل عن طريق إدراجها بين كبلات VNA. وهذا يضمن أن جميع المكونات تعمل ضمن مواصفات الشركة المصنعة. بمجرد فحص المكونات ، يتم تجميع النظام ، ويتم قياس الخسائر في جميع أنحاء النظام بأكمله. وهذا يضمن أن التأملات والإرسال بين المكونات يتم توصيفها بشكل صحيح.
يقيس VNA معلمات التشتت (S-Parameters) ، وهي كميات ذات قيمة معقدة ذات حجم ومرحلة على حد سواء. المعلمة S هي قياس نسبة إما الإشارة المنعكسة 1) إلى إشارة الحادث (قياس الانعكاس) أو 2) إشارة مرسلة إلى إشارة الحادث (قياس الإرسال). بالنسبة لجهاز منفذين، يمكن قياس أربعة معلمات S (S11و S21و S12و S22). يشير النص الفرعي الأول إلى المنفذ الذي يتم تلقي الإشارة إليه، ويشير الثاني إلى المنفذ الذي يتم إرسال الإشارة إليه. وهكذا، فإن S11 تعني أن الإشارة المرسلة نشأت في الميناء 1 ووردت في الميناء 1. بالإضافة إلى ذلك، S21 يعني أن الإشارة المرسلة نشأت مرة أخرى في المنفذ 1 ولكن يتم تلقيها في المنفذ 2. يقيس S11 مقدار الإشارة التي يعكسها الجهاز قيد الاختبار (DUT) في المنفذ 1 مع الإشارة الأصلية التي كانت حادثة في المنفذ 1. يقيس S21 كمية الإشارة التي يتم إرسالها عبر DUT وتصل إلى المنفذ 2 مع الإشارة إلى إشارة الحادث في المنفذ 1. S11 هو مقياس معامل انعكاس DUT في المنفذ 1، وS21 هو مقياس معامل انتقال DUT من المنفذ 1 إلى المنفذ 2.
مطلوب معايرة VNA لإزالة الأخطاء المنهجية من المكونات حتى (بما في ذلك) مستوى مرجعي القياس، والذي عادة ما يكون في نهاية كابلات قياس VNA. المعايرة تزيل أخطاء النظام عن طريق قياس المعايير المعروفة "المثالية" (المفتوحة، السراويل القصيرة، الأحمال، من خلال/خط) ومقارنتها بالقيمة التي يقيسها VNA. من خلال سلسلة من تصحيحات الأخطاء، يتم عرض قيمة مصححة لـ DUT. يوجد حاليًا 12خطأ6،7 تم توصيفها أثناء المعايرة. لمزيد من المعلومات، راجع القياسات الأصلية S-المعلمة التي تم إجراؤها على أجهزة تحليل شبكة ستة موانئ8 مدعومة بنظرية دائرة الميكروويف الكلاسيكية9،10.
الأنواع الأكثر شيوعا ً من قياسات انعكاس S-parameter هي فقدان الإرجاع، ونسبة الموجة الدائمة (SWR)، معامل الانعكاس، ومطابقة المعاوقة. الأنواع الأكثر شيوعا ً من قياسات انتقال S-parameter هي فقدان الإدراج، معامل الإرسال، الكسب/الخسارة، تأخير المجموعة، تأخير المرحلة أو المرحلة، والتأخير الكهربائي. يتم التأكيد على قياسات فقدان الإرسال في البروتوكول الموصوف.
وقياس المكاسب والخسائر في مكونات النظام باستخدام نظام عدم الانتشار أمر مفهوم جيداً. ومع ذلك، غالبًا ما يتم تخطي الخطوات الهامة، مثل تنظيف الموصلات واستخدام مفتاح عزم الدوران المناسب. ويوفر هذا البروتوكول جميع الخطوات والتفسيرات اللازمة للأسباب التي تجعل بعضها ذا أهمية خاصة. كما سيكون بمثابة مقدمة لمقال مستقبلي يصف كيفية إجراء قياسات انتشار الترددات الراديوية، بما في ذلك حسابات توهين الإشارة.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>12 inch-pound torque wrench</td>
			<td>Maury Microwave</td>
			<td></td>
			<td>TW-12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8 inch-pound torque wrench</td>
			<td>Keysight Technologies</td>
			<td></td>
			<td>8710-1764</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Attenuators</td>
			<td>Mini-Circuits</td>
			<td></td>
			<td>BW-N10W50+</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cable 1</td>
			<td>Micro-Coax</td>
			<td></td>
			<td>UFB311A &#8211; 36 feet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calibration Standard Set (1) (manual)</td>
			<td>Keysight Technologies</td>
			<td></td>
			<td>Economy Type-N Calibration kit, 85054 D</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calibration Standard Set (2) (E-cal)</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td></td>
			<td>Electronic Calibration Kit, N4693-60001, 10 MHz to 50 GHz</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cleaning Swab</td>
			<td>Chemtronics</td>
			<td></td>
			<td>Flextips Mini</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressed Air</td>
			<td>Techspray</td>
			<td></td>
			<td>Need ultra filtered</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter 1</td>
			<td>K&#38;L Microwave, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>8FV50-1802-T95-O/O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl Alcohol</td>
			<td>Any brand</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VNA</td>
			<td>Keysight Technologies</td>
			<td></td>
			<td>There are many options available for a researcher &#8211; please consult the website</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

calibration of vector network analyzer for measurements in radio frequency propagation channels

وتوفر القياسات الموقعية لنشاط الطيف الترددي الراديوي نظرة ثاقبة لفيزياء انتشار موجات الترددات الراديوية والتحقق من صحة نماذج انتشار الطيف القائمة والجديدة. وكلا المعيارين ضروريان لدعم والحفاظ على تقاسم الطيف الخالي من التداخل، مع استمرار زيادة استخدام الطيف. ومن الأهمية بمكان أن تكون قياسات الانتشار هذه دقيقة وقابلة للاستنساخ وخالية من القطع الأثرية والتحيز. إن توصيف مكاسب وخسائر المكونات المستخدمة في هذه القياسات أمر حيوي لدقتها. محلل شبكة ناقلات (VNA) هو قطعة راسخة ودقيقة للغاية ومتعددة الاستخدامات من المعدات التي تقيس حجم ومرحلة الإشارات ، إذا تم معايرتها بشكل صحيح. هذه المقالة تفاصيل أفضل الممارسات لمعايرة VNA. وبمجرد معايرتها، يمكن استخدامها لقياس مكونات نظام قياس الانتشار (أو سبر القناة) الذي تم تكوينه بشكل صحيح بدقة أو يمكن استخدامه كنظام قياس نفسه.

عند التحقق مما إذا كان المكون يعمل بشكل صحيح، من المهم الاطلاع على مواصفات الشركة المصنعة، والتي يمكن العثور عليها على مواقع الويب الخاصة بها. هنا ، تم قياس المرشح(الشكل 10)بعد استشارة مواصفاته14. كما هو موضح في الشكل 11، تم تحديد فقدان الإدراج ، بالإضافة إلى نقاط dB 3. وكان مقدار فقدان الإدراج المقيس بعد المعايرة، كما هو مبين في العلامة 1، 0.83 ديسيبل. تشير الإشارة السلبية إلى أنها كانت خسارة. يتم تحديد فقدان الإدراج في المرجع ليكون 0.8 ديسيبل معدلة (dBa). تغير عرض النطاق الترددي مقاس 3 ديسيبل للفلتر من 1749 ميغاهرتز إلى 1854 ميغاهرتز. وعند طرح ها، أسفر ذلك عن قيمة 105 ميغاهرتز، وهي قريبة من القيمة النموذجية البالغة 104.5 ميغاهرتز.
هناك 10 dB attenuators بنيت لتحمل قوة الإدخال من 50 W، كما هو موضح في مواصفات الشركة المصنعة15. مواصفات التوهين لهذا التوهين هو 10 ديسيبل ± 0.5 ديسيبل. في مرحلة ما، كانت قوة الإدخال أكبر من 50 واط مدخلات في الملتوهين، مما أضر بالتوهين. تم استخدام VNA معايرة للتحقق من جودة هذا المكون. ومرة أخرى، من المهم قياس كل عنصر قبل جميع القياسات الميدانية لضمان الجودة. يظهر قياس DUT في الشكل 12. وبالمقارنة، يظهر قياس مديّن 10 ديسيبل جيد في الشكل 13. وتجدر الإشارة إلى أن القيمة المقاسة كانت 9.88 ديسيبل عند 1750 ميغاهرتز، وهي ضمن النطاق المحدد من -9.5 إلى -10.5 ديسيبل عبر عرض النطاق الترددي بأكمله الذي يتراوح بين 1700 و1900 ميغاهرتز.
وأخيراً، فإن فقدان الكابلات هو مقياس هام آخر كثيراً ما يُجرى في قياسات الترددات الراديوية. يمكن العثور على مواصفات الكبل المقاس في الصفحة 5 من ورقة البيانات16. وكان التوهين لكل قدم (dB/ft) 0.05 ديسيبل عند 1 غيغاهرتز، أو 0.16 ديسيبل/متر. كابل يقاس بطول 36 قدم/ 11 م كان خسارة محددة من 1.8 ديسيبل ~، وفقا للشركة المصنعة. وتظهر الخسارة المقاسة في الشكل 14. وعند تردد 1750 ميغاهرتز، كانت الخسارة المقيسة -1.88 ديسيبل (التي تبلغ قوتها 1.9 ديسيبل عند تقريبها إلى أقرب عُشر ديسيبل).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig01.jpg"> الشكل 1: تشغيل VNA. تمثل الدائرة الحمراء موقع زر الطاقة VNA. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig01large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig02.jpg"> الشكل 2: كابلات عالية الجودة ومستقرة على مراحل متصلة بمنفذين من منافذ VNA. يتم إرفاق الكابلات إلى اللوحة الأمامية للVNA باستخدام 8 in.lbf. وجع عزم الدوران. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig02large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig03.jpg"> الشكل 3: تنظيف الموصلات. (أ)تنظيف الموصلات الداخلية،(B)تنظيف الموصل الخارجي والخيوط، و(C)ضربة بلطف تجفيف الموصل باستخدام الهواء المضغوط. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig03large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig04.jpg"> الشكل 4: a 12 in.lbf. وجع عزم الدوران لموصلات N نوع. يتم استخدام هذا وجع لتشديد الاتصالات بين الكابلات VNA وDUT. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig04large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig05.jpg"> الشكل 5: نوع N طقم المعايرة. يظهر هنا مجموعة معايرة تحتوي على معايير مفتوحة وقصيرة والتحميل والمرور المستخدمة لمعايرة الأخطاء في VNA. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig05large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig06.jpg"> الشكل 6: معايير معايرة النوع N. صور معايير المعايرة للذكور والإناث المستخدمة في المعايرة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig06large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig07.jpg"> الشكل 7: وحدة المعايرة الإلكترونية. صورة فوتوغرافية لوحدة معايرة إلكترونية. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig07large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig08.jpg"> الشكل 8: من خلال فحص المعايرة بعد المعايرة على قطعة أرض بحجم السجل كدالة للتردد في GHz. قيمة من خلال هو 0.01 ديسيبل على تردد 1.8 غيغاهرتز. وهذا يدل على قيمة من خلال كدالة التردد في GHz بعد المعايرة. يتم استخدام من خلال كفحص المعايرة للتأكد من أن المعايرة صالحة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig08large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig09.jpg"> الشكل 9: شرح سميث للمخطط. وترد مواقع قيمة المعاوقة الحقيقية والوهمية للمعاوقة القياسية في الرقم الأيسر، وتظهر قيم حجم المعاوقة في الشكل الأيمن17. يُظهر هذا الرسم البياني سميث المعاوقة الحقيقية والوهمية على اليسار وحجم المعاوقة على اليمين. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig09large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig10.jpg"> الشكل 10: مرشح RF إدراجبين المنفذين 1 و 2. صورة لفلتر RF تم إدراجه بين المنفذين 1 و 2 في نهاية كبلات VNA أثناء القياسات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig10large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig11.jpg"> الشكل 11: خسارة الإدراج المقيسة و3 نقاط ديسيبل لمرشح RF مع المواصفات الواردة في الشكل 9. هذا هو لقطة شاشة من VNA أثناء قياس مرشح RF الذي يظهر في الشكل 10. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig11large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig12.jpg"> الشكل 12: قياس 10 ديسيبل مديّن لا يدخل في حدود مواصفاته. القيمة المقاسة هي -22.70 ديسيبل عند 1.7 جيجاهرتز ومواصفاتها هي 10 ديسيبل ± 0.5 ديسيبل. كما يظهر قياس مدي 10 ديسيبل الذي لم يعد ضمن مواصفاته. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig12large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig13.jpg"> الشكل 13: قياس 10 ديسيبل للتخفيف ضمن مواصفاته. وكانت القيمة المقاسة -9.88 ديسيبل. كما يظهر قياس مدي ّ 10 ديسيبل الذي يدخل ضمن مواصفاته. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig13large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig14.jpg"> الشكل 14: قياس كابل محوري بطول 36 قدمًا (11 مترًا) بقيمة تنيّز محددة بقيمة 0.05 ديسيبل/قدم. وكان من المتوقع أن تكون الخسارة من خلال طول الكابل ~ 1.8 ديسيبل، وهو ما يتفق مع القيمة المقاسة من -1.9 ديسيبل في 1.87 غيغاهرتز. كما يتم عرض قياس كبل يوضح أن الخسارة المقاسة تقع ضمن مواصفات الشركة المصنعة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig14large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Calibration of Vector Network Analyzer for Measurements in Radio Frequency Propagation Channels at JoVE.com

Calibration of Vector Network Analyzer for Measurements in Radio Frequency Propagation Channels

ويصف هذا البروتوكول أفضل الممارسات لمعايرة محلل شبكة ناقلات قبل استخدامه كأداة دقيقة، تهدف إلى قياس مكونات نظام اختبار قياس انتشار الترددات الراديوية.

معايرة محلل شبكة ناقلات للقياسات في قنوات نشر الترددات الراديوية

In situ measurements of radio frequency (RF) spectrum activity provide insight into the physics of radio frequency wave propagation and validate existing ...

من الصعب إجراء قياسات جيدة. وسيساعد هذا الإجراء على تطوير ممارسات القياس الجيدة. عند اتباع هذا البروتوكول، سيقوم VNAs بتصحيح و تمييز أجهزة وأنظمة التردد اللاسلكي بدقة.تعد VNAs الطريقة الأكثر دقة لقياس جهاز RF أو نظام. النظرية وراء هذه التقنية راسخة ، وبعد هذا البروتوكول سوف توفر نتائج متسقة وقابلة للتكرار. و سيكون (سافيو تران) زميل من مختبريقبل بدء القياس، اجمع جميع مكونات نظام قياس الانتشار بما في ذلك الكابلات، مكبرات الصوت، المرشحات، الأجهزة قيد الاختبار، والمكونات الأخرى ذات الصلة. لاحظ أن المعايير الأنثوية التي تحتوي على منفذ قابل للإدخال لمنفذ الذكور على الكابل سيتم استخدامها في هذه المعايرة. قبل نصف ساعة على الأقل من القياس، قم بتشغيل VNA واضغط على الزر المحدد مسبقًا.فحص بصريا جميع الكابلات والموصلات لعلامات واضحة من ارتداء مثل النكات، الخدوش، وخيوط موصل ناقصة وتنظيف الموصلات على جميع الأجهزة وينتهي الكابل. قبل الاتصال، قم بمحاذاة كابلات VNA مع المنافذ 1 و2 والجهاز قيد الاختبار وشد الكابلات المتصلة باليد. إذا كان يشعر القليل أو لا المقاومة, تشديد مع 12 بوصة جنيه عزم الدوران وجع لنوع اتصالات N.لتعيين نطاق تردد VNA، افتح قائمة التحفيز وحدد التردد. تعيين تردد البدء إلى 1، 700 ميغاهيرتز وتردد التوقف إلى 1، 900 ميغاهيرتز. لتعيين نوع القياس، حدد الاستجابة، والتقيّد، و S21.لتعيين الطاقة بالمنفذ وضبطها، حدد التحفيز والقوة والطاقة وضبط قوة المنفذ إلى صفر dbm. لضبط إعدادات الاجتياح وضبطها، حدد التحفيز، واكتساح، والإعداد، واكتساح صعدت. تعيين وقت الإقامة إلى صفر ميكروثانية.لتعيين وضبط وضع المتوسط، حدد الاستجابة والمتوسط وقم بتعيين عرض تردد متوسط إلى كيلوهيرتز واحد. لتعيين تنسيق بيانات العرض، حدد الاستجابة والتنسيق وسجل ماج. ثم حدد التحفيز، الاجتياح، عدد النقاط، و 1601 لتعيين عدد نقاط البيانات في التتبع المعروض.لإجراء معايرة يدوية، حدد الاستجابة، والكال، وبدء المعايرة، ومعالج المعايرة، والمعايرة غير الموجهة. حدد اثنين من الحمولة المفتوحة قصيرة المنفذ من خلال تحت تحديد نوع كال وحدد مجموعة المعايرة المناسبة بحيث تكون قيمة دقيقة للمعايير في مجموعة معايرة محددة معروفة. ثم انقر فوق التالي.قم بتوصيل معيار المعايرة المفتوحة بالكابل المرفق بالمنفذ الأول، ثم قم بتوصيل معيار معايرة قصير بالكابل المرفق بالمنفذ الثاني. لإجراء قياس الفتح المرفق، في المنفذ الأول، حدد فتحًا واكتب N50 المفتوحة. سيظهر تتبع.لإجراء قياس قصيرة المرفقة على المنفذ الثاني، حدد قصيرة ونوع N50 قصيرة الإناث. سيظهر تتبع. بعد القياس الثاني، قم بتبدال معايير المعايرة بين المنافذ.وعلى ميناء واحد، حدد قصيرة ونوع N50 الإناث قصيرة لقياس قصيرة على ميناء واحد. سيظهر تتبع. لقياس الفتح في المنفذ الثاني، على المنفذ الثاني، حدد فتح و نوع N50 أنثى مفتوحة.بعد ذلك، استبدل القصير من المنفذ واحد مع تحميل النطاق العريض. وعلى المنفذ الأول، حدد الأحمال ونوع N50 تحميل النطاق العريض لقياس الحمل على المنفذ واحد. سيظهر تتبع.وبمجرد اكتمال القياس، قم بإزالة الفتح من المنفذ الثاني وتحميل النطاق العريض من المنفذ الأول ونقل حمولة النطاق العريض من المنفذ الأول إلى المنفذ الثاني. ضع الفتح من المنفذ الثاني على المنفذ الأول لمنع إشارات التسرب. وعلى المنفذ الثاني ، حدد الأحمال ونوع N50 تحميل النطاق العريض.سيظهر تتبع. أدخل معيار معايرة من خلال بين الكابلات المرفقة إلى الموانئ واحد واثنين وحدد من خلال لقياس معيار معايرة من خلال. ستظهر عدة آثار.بمجرد أن يكون لجميع المعايير علامة اختيار فوقها ، حدد التالي وحفظ كالسيت المستخدم. ثم أدخل اسمًا للمعايرة وانقر على Save. للتحقق من المعايرة، قم بتوصيل محول من خلال دون علامات واضحة على ارتداء للكابلات بين الموانئ واحد واثنين وحدد الاستجابة، مقياس، مقياس، وتعيين كل شعبة إلى 0.1 ديسيبل.لقياس فقدان الإدراج من خلال، حدد القائمة التحفيز، مشغل، واحد. ستظهر عملية مسح واحدة عبر نطاق التردد. بمجرد التحقق من خلال، حدد الاستجابة، مقياس، ومقياس لإرجاع قيمة لكل قسمة إلى 10 ديسيبل.لقياس S11، حدد قائمة التحفيز، والمشغل، و single، وحدد الاستجابة، والتقيّد، و S11. لقياس المكونات والخسائر النظام، أولاً توصيل الجهاز قيد الاختبار إلى VNA وحدد الاستجابة، وقياس، وS21. لقياس الجهاز تحت الاختبار، حدد قائمة التحفيز، المشغل، و واحد، وحدد ملف وحفظ البيانات لحفظ البيانات كما يظهر تتبعات عرض تنسيق ملف التتبع.تعيين النطاق إلى تتبعات المعروضة، وتنسيق إلى تنسيق المعروضة، واختيار نوع يشعر إما CSV أو s2p الذي يحفظ اثنين من المعلمات المنفذ S. للتحقق من نتائج الاختبار لتصفية شريط النطاقات وتحليلها، حدد تحليل العلامة والبحث عن العلامة وأقصى حد للعثور على فقدان الإدراج للمرشح. حدد تحليل العلامة، علامة، علامة، وتعيين التحفيز للعلامة واحد إلى 1، 802 ميغاهرتز لتعيين تردد مركز مرشح يجري قياسها.من القائمة المنسدلة، حدد علامة اثنين والتحقق من مربع على، تحريك مقبض الباب لخفض وتيرة علامة إلى النقطة التي هي ثلاثة ديسيبل تحت الخسارة المقاسة في تردد الوسط. حدد المرجع وحدد مربع على . ثم حدد علامة ثلاثة، والتحقق من مربع على والتحقق من مربع علامة دلتا.ثم تعيين التحفيز لعلامة ثلاثة إلى النقطة التي دلتا ثلاثة هو الأقرب إلى الصفر. سيتم عرض النطاق الترددي ديسيبل ثلاثة عامل التصفية بواسطة دلتا ثلاثة. إذا لم يتم تحديد معايرة يدوية، حدد خيار المعايرة الإلكترونية وقم بتوصيل مجموعة المعايرة الإلكترونية بالكابلات بين المنفذين 1 واثنين.حدد الاستجابة والمعايرة وبدء المعايرة ومعالج المعايرة واستخدام المعايرة الإلكترونية. حدد اثنين من المعايرة الإلكترونية المنفذ والنموذج المناسب وتوصيف وانقر فوق التالي. ثم انقر فوق قياس لقياس معايير المعايرة.في نهاية المعايرة، انقر فوق حفظ كالسيت المستخدم لحفظ بيانات المعايرة. في هذا التحليل التمثيلي، تم قياس المرشح بعد استشارة مواصفات الشركة المصنعة. وكما لوحظ، تم تحديد فقدان الإدراج وكذلك نقاط ديسيبل الثلاث.هنا هو قياس لتلف 10 ديسيبل توين الذي تم قياسه ليكون ناقص 22.70 ديسيبل. للمقارنة، في هذا الشكل، يمكن ملاحظة قياس 10 ديسيبل جيدة التوهين. لاحظ أن القيمة المقاسة تقع ضمن النطاق المحدد من سالب 9.5 إلى -10.5 ديسيبل عبر النطاق الترددي 1, 700 إلى 1, 900 ميغاهرتز.فقدان الكابل هو آخر القياسات الهامة التي كثيرا ما يؤديها في قياسات الترددات الراديوية. على سبيل المثال، في هذا التحليل، كانت الخسارة المقاسة ناقص 1.88 ديسيبل على تردد 1، 750 ميغاهيرتز. تأكد دائمًا من أن لديك معايرة جيدة قبل الاستمرار في أخذ القياسات والتحقق من معلمات القياس مع ورقة المواصفات بعد قياس الجهاز.إن استخدام ممارسات القياس الجيدة باستخدام VNA على مقاعد البدلاء يترجم إلى قياسات موثوقة ودقيقة على أجهزة أخرى وفي بيئات معقدة.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Engineering

Unit 1

Operational Amplifiers

SCIENTISTS IN ACTION

Frequency Mixing Magnetic Detection Scanner for Imaging Magnetic Particles in Planar Samples

تردد خلط الماسح الكشف المغناطيسي لتصوير الجزيئات المغناطيسية في عينات مستو

The setup of a planar Frequency Mixing Magnetic Detection (p-FMMD) scanner for performing Magnetic Particles Imaging (MPI) of flat samples is presented. ...

Generation and Coherent Control of Pulsed Quantum Frequency Combs

توليد ومراقبة متماسكة من الامشاط التردد النبضي الكم

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional ...

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 (STO) Single-crystal Substrates

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7ÃƒÆ’Ã‚Â¢Ãƒâ€¹Ã¢â‚¬Â 'ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â´/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 STO Single-crystal Substrates

تردد الراديو ماغي اﻷخرق جدبا2Cu3س7−δ/La0.67ريال0.33منو3 بلير شبه أفلام على ركائز واحدة-كريستال3 (ستو) سرتيو

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio ...

Carrier Lifetime Measurements in Semiconductors through the Microwave Photoconductivity Decay Method

قياسات عمر الناقل في أشباه الموصلات من خلال الأسلوب تسوس فوتوكوندوكتيفيتي الميكروويف

This work presents a protocol employing the microwave photoconductivity decay (&#956;-PCD) for measurement of the carrier lifetime in semiconductor ...

Full-field Strain Measurements for Microstructurally Small Fatigue Crack Propagation Using Digital Image Correlation Method

قياسات سلالة المجال الكامل للتعب ميكروستروكتورالي الصغيرة الكراك نشر استخدام أسلوب ارتباط الصورة الرقمية

A novel measurement approach is used to reveal the cumulative deformation field at a sub-grain level and to study the influence of microstructure on the ...

Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics

تصنيع قنوات Nanoheight دمج الموجات الصوتية السطحية الفعالة عبر الليثيوم نيوبات للنانوfluidics الصوتية

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order ...

Simulating Imaging of Large Scale Radio Arrays on the Lunar Surface

محاكاة التصوير من صفائف راديو واسعة النطاق على سطح القمر

In recent years there has been a renewed interest in returning to the Moon for reasons both scientific and exploratory in nature. The Moon provides the ...

Calibration Procedures for Orthogonal Superposition Rheology

إجراءات المعايرة لريولوجيا التراكب المتعامد

Orthogonal superposition (OSP) rheology is an advanced rheological technique that involves superimposing a small-amplitude oscillatory shear deformation ...

Continuous-Wave Propagation Channel-Sounding Measurement System - Testing, Verification, and Measurements

نظام قياس قناة الانتشار الموجي المستمر - الاختبار والتحقق والقياسات

Channel sounders are used to measure channel characteristics for radio systems. There are several types of channel sounders used today: continuous-wave ...