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

אנו מודים למשרד הספקטרום של ההגנה (DSO) למימון העבודה.

<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>

. למחברים אין מה לגלות

חשוב לאפשר לבנה להתחמם RT עבור לפחות 0.5 h (למרות, 1 h הוא טוב יותר) לפני ביצוע כיול, אשר מאפשר לכל הרכיבים הפנימיים לבוא RT ותוצאות כיול יציבה יותר. כיול אחד יכול להימשך מספר ימים ללא אובדן דיוק גדול; עם זאת, הכיול מסומן מדי יום באמצעות תקן כיול כדי להבטיח את תקינות המדידה. בדיקת כל רכיבי המערכת חיונית כך שמחברים רעים לא פוגעים בדיוק של הבנה. מומלץ להשתמש בכבלי הפסד נמוך עם הבנה. יש לבדוק את תקינות הכיול לפני המדידה של כל רכיב מערכת או אחדות. יש לחזור על כל מדידה מחוץ למפרטים המסופקים כאן או לדרוש כיול חדש. לבסוף, שימוש במפרטי היצרן כדי לבדוק את ערכי האחדות הנמדדים הוא חלק הכרחי באימות.
באמצעות הבנה ככלי מדידה יש מגבלותיו. אם האחדות או המערכת הפסדים כה גדולים עד שפרמטרי ה-S הנמדדים יפלו מתחת לרצפת הרעש של הגוף הרחב, לא ניתן יהיה למדוד אותה עם הבנה. ניתן להנמיך את רצפת הרעש על-ידי הקטנת רוחב הפס IF והגדלת זמן הניקוי. פעולה זו תגרום להאטת זמן רכישת המדידה; לפיכך, קיימת עסקת חליפין בעת התאמת הפרמטרים הללו. לארגון הבניה אין אפשרות לטפל בכוחות קלט הגדולים מ-30 dBm, כך שהשימוש בהכנסה פנימית או חיצונית בעת מדידת מגברי נדרש. לבנה יש מקור ומקלט הנמצא באותו מכשיר, כך שהוא שימש כמערכת מדידה של הפצת הרדיו. מכיוון שהמקור והמקלט נמצאים בתוך הבניה, יש לצרף את יציאת השידור באופן כלשהו ליציאה המקבלת. בדרך כלל, זה נעשה עם כבלים; עם זאת, כבלים מוסיפים אובדן, ומפחית את הטווח הדינמי של מה שניתן למדוד. יתר על כן, מרחקים הפרדה להיות מוגבלים.
השיטה האחרת שבאמצעותה ניתן למדוד תביעות היא שימוש במחולל אותות ובמד כוח. מד הכוח הוא התקן מדידה סקלרית, כך שהוא יכול רק למדוד את סדר הגודל של האות. הוא אינו יכול לפקח על שלב האות, מה שמביא למידות פחות מדויקות של האות. הבניה מודדת הן את סדר הגודל והן את הפאזה (של רכיבים אמיתיים ודמיוניים) של אות נמדד ביחס לאות קלט מוכרת, שהיא מדידה באיכות גבוהה יותר.
VNAs הם אפשרות רב-תכליתית עבור סוגים רבים של מדידות. ניתן להשתמש בכלי כדי למדוד אותות רדיו מוקרן באמצעות אנטנות על שידור וקבלת יציאות18. ניתן להשתמש בניתוח תחום זמן כדי לנטר אותות לאורך זמן ולקבוע היכן מתרחשת הפסקה בכבל. הוא יכול למדוד תדרים רבים במהלך הסריקה, אשר ניתן להשתמש בהם כדי להבין הפסדים החליש על תדרים רבים או מתקיים19 או סביבה מוקרן20. הבנת הגדרות הפרמטרים השונות של התוצאות "בנה" במערכות DUTs/מערכות, ומדידות שהושגו עם האחדות/המערכת, יכולות להיות משמשות ברמת ביטחון גבוהה.

המכון למדעי התקשורת (ITS) הוא מעבדת המחקר של מינהל הטלקומוניקציה והמידע הלאומי (NTIA), סוכנות של משרד המסחר של ארצות הברית. זה היה פעיל במדידות הפצת רדיו מאז שנות ה-50. שיתוף הספקטרום, הפרדיגמה החדשה למשתמשים בספקטרום הפדרלי והמסחרי, מחייבת ששתי מערכות נפרדות יחלקו את אותו ספקטרום תדר הרדיו בו זמנית. כאשר מגבירים את תרחישי שיתוף הספקטרום, כך גם הצורך במדידות מדויקות ומדידות של הפצת הרדיו, המספקים הבנה טובה יותר של סביבת הרדיו, אשר שירותים מרובים חייבים לשתף. מטרת ההליך המתואר היא להבטיח כי כל הרכיבים המהווים מערכת כזו מאופיינים היטב על ידי בנה שהוגדר במדויק.
בעוד הביקוש לספקטרום גדל, זה לא תמיד אפשרי ספקטרום חופשי במהירות המשמש כיום על ידי סוכנויות הפדרלי למטרות מסחריות. לדוגמה, בלהקה של שירותים אלחוטיים מתקדמים (AWS)-3 (1755 – 1780 MHz), הסדרי שיתוף הספקטרום מפותחים בין שירותים צבאיים לבין ספקים אלחוטיים מסחריים1. סידורים אלה מאפשרים לחברות אלחוטיות מסחריות להיכנס ללהקת AWS-3 לפני השלמת מעבר השירותים הצבאיים מהלהקה.
ארגון ספקטרום ההגנה (DSO) כבר המוטל על ניהול מעבר AWS-3. חלק מרכזי במעבר כרוך בפיתוח דגמי הפצה חדשים כדי להעריך את הפוטנציאל להפרעות RF בין מערכות אלחוטיות צבאיות ומסחריות החולקות את הלהקה. DSO יש המוטל שלה ואחרים עם ביצוע סדרה של מדידות צליל הערוץ לבנות דגמים חדשים, כי טוב יותר לחשב את ההשפעה של עלווה ומבנים מעשה ידי אדם בסביבה (הידוע באופן קולקטיבי כעומס). מידול התפשטות משופר הרואה עומס יוביל להגבלות פחות על משדרים מסחריים בקרבת מערכות צבאיות.
במדידות באתרו של פעילות הספקטרום RF לספק תובנה לפיסיקה של הפצת גלי RF ולאמת מודלים קיימים וחדשים הפצת רדיו. שני המרכיבים הללו חיוניים לתמיכה ולשימור שיתוף הספקטרום ללא הפרעה. שיטות צליל של ערוץ, בהן משודר אות בדיקה מוכרת ממיקום מסוים למקלט נייד או נייח, מספקים נתונים ההערכות מאפייני ערוץ רדיו בסביבות שונות. הנתונים משמשים לפיתוח ולשיפור של מודלים החוזים באופן מדויק יותר את הפסדים התפשטות או הנחתה של האות. הפסדים אלה עשויים להיות עקב חסימה והשתקפות של מבנים ומכשולים אחרים (כלומר, עצים או שטח בקניונים עירוניים). מכשולים אלה מייצרים מספר משתנים, מעט משתנה, נתיבי התפשטות וכתוצאה מכך הפסד או הנחתה של האות בין אנטנת השידור והקליטה.
טכניקות המדידה שלה יוצרות תוצאות מדויקות, משוגנות ושאינן משוחדות. ה-DSO עודד את החברה לחלוק את הידע המוסדי שלה עם הקהילה הטכנולוגית הרחבה יותר. ידע זה כולל כיצד למדוד בצורה אופטימלית ולעבד נתונים הפצת RF. מזכר ntia טכני שפורסם לאחרונה TM-19-5352,3,4,5 מתאר ערכה של שיטות עבודה מומלצות להכנה ואימות של מערכות מדידה של הפצת רדיו. במסגרת שיטות העבודה הטובות ביותר, משתמשים ברכיב הבניה כדי למדוד במדויק את ההפסדים או הרווחים של מערכת המדידה. הרווחים וההפסדים משמשים לחישוב הנחת האות בין שני אנטנות.
הפרוטוקול המוצג כאן מטפל בשיטות העבודה הטובות ביותר לכיול בנה5 לפני בדיקה ביישומי מעבדה או שדה. אלה כוללים זמן חימום, בחירה של סוג מחבר RF, ביצוע חיבורים נאותים, וביצועים של שלבי כיול המתאימים. יש לנהל את הכיול בסביבת מעבדה מבוקרת לפני איסוף הנתונים בהקשר של תרחיש מדידה ספציפי של הפצה. שיקולים נוספים עשויים להיות רלוונטיים לסביבות מדידה ספציפיות של הפצה, הנמצאות מחוץ לטווח של פרוטוקול זה.
הקבוצה משמשת למדידת מאפייני התקנים של רכיבים ותת-מכלולים בעת הרכבת מערכות מדידה אחרות. מגבירי כוח, מקלטים, מסננים, מגברי רעש נמוכים, מיקסרים, כבלים ואנטנות הם כל הרכיבים שניתן לאפיין על-ידי בנה. לפני בדיקה ו/או כיול של מערכת, מכינים רשימה של כל הרכיבים הנדרשים של המערכת, וכל רכיבי המערכת מורכבים. כל רכיב במערכת נמדד בנפרד על-ידי הוספתו בין כבלי הבנה. פעולה זו מבטיחה שכל הרכיבים פועלים בתוך מפרטי היצרן. לאחר בדיקת הרכיבים, המערכת מכונמת וההפסדים ברחבי המערכת כולה נמדדים. דבר זה מבטיח שההשתקפויות והשידורים בין הרכיבים מאופיינים כראוי.
מדדים מסוימים מפזרים פרמטרים (פרמטרים S), שהם כמויות מורכבות בסדר גודל ובשלב. פרמטר S הוא מדידה המשמידה את האות המשתקף מאחד האותות לאות האירוע (השתקפות מדידה) או 2) משודרים אות לאות האירוע (מדידת שידור). עבור התקן בעל שני יציאות, ניתן למדוד ארבעה פרמטרים (s11, s21, S12ו-s22). הכתב התחתי הראשון מתייחס ליציאה שבה מתקבלת האות, והשניה מתייחסת ליציאה שבה משודר האות. לפיכך, S11 פירושו שהאות המשודר מקורו ביציאה 1 והתקבלה ביציאה 1. בנוסף, S21 פירושו כי האות המשודר מקורו שוב בנמל 1 אך מתקבל ביציאה 2. S11 מודד את כמות האות המוגבהת על-ידי המכשיר תחת בדיקה (אחדות) ביציאה 1 עם התייחסות לאות המקורי שאירע ביציאה 1. S21 מודד את כמות האות המועברת דרך אחדות ומגיעה לנמל 2 עם התייחסות לאות האירוע ביציאה 1. S11 הוא מדד של מקדם השתקפות של אחדות בנמל 1, ו-s21 הוא מדד של מקדם השידור של אחדות מנמל 1 לנמל 2.
כיול של ה-בנה נדרש להסיר את השגיאות השיטתיות מהרכיבים עד (וכולל) מישור הפניית המדידה, הנמצא בדרך כלל בסוף כבלי המדידה של הבניה. כיול מסיר שגיאות מערכת על-ידי מדידת התקנים מוכרים "מושלמים" (פתיחה, מכנסיים קצרים, עומסים, thru/line) והשוואתו לערך שהבניה מודדת. באמצעות סידרה של תיקוני שגיאות, מוצג ערך מתוקן עבור אחדות. כרגע קיימים 12 מונחי שגיאה6,7 האופיינים במהלך הכיול. לקבלת מידע נוסף, עיין במדידות מקוריות של פרמטרי S שבוצעו ברשת של שש יציאות,הנתמכת על -ידי9תיאוריתמעגל המיקרוגל הקלאסי 9,10.
הסוגים הנפוצים ביותר של מדידות השתקפות S-פרמטר הם אובדן החזרה, היחס גל עומד (SWR), מקדם השתקפות, התאמת עכבה. הסוגים הנפוצים ביותר של מדידות שידור S-פרמטרים הם אובדן הכנסה, מקדם שידור, רווח/הפסד, עיכוב קבוצתי, השהיית שלב או שלב, והשהיית חשמל. מדידות אובדן שידור מודגשת בפרוטוקול המתואר.
מדידת רווחים והפסדים של רכיבי מערכת באמצעות בנה הוא מובן היטב. עם זאת, שלבים חשובים מדלגים לעתים קרובות, כגון ניקוי מחברים ובאמצעות מפתח ברגים תקין. פרוטוקול זה מספק את כל הצעדים הדרושים והסברים למה כמה חשובים במיוחד. זה ישמש גם כהקדמה למאמר עתידי המתאר כיצד לבצע מדידות הפצת RF, כולל חישובים של החליש אות.

<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

ב מדידות באתרו של תדר רדיו (RF) הספקטרום לספק תובנה בפיסיקה של הפצת גלי תדר רדיו ולאמת מודלים קיימים וחדשים התפשטות ספקטרום. שני הפרמטרים הללו חיוניים לתמיכה ולשימור שיתוף הספקטרום ללא הפרעה, כפי שהשימוש בספקטרום ממשיך לגדול. זה חיוני כי מדידות התפשטות כאלה הם מדויקים, להיות מ, וחופשיים של חפצים והטיה. אפיון הרווחים וההפסדים של רכיבים המשמשים במידות אלה חיוניים לדיוק שלהם. מנתח רשת וקטורי (בנה) הוא פריט מבוסס היטב, מדויק מאוד ורב-תכליתי, המודד הן את סדר הגודל והן את שלב האותות, אם מכויל כראוי. מאמר זה מפרט את השיטות המומלצות לכיול ' בנה '. לאחר כיול, ניתן להשתמש בו כדי למדוד במדויק רכיבים של מדידת הפצה שהוגדרה כהלכה (או צליל ערוץ) או לשמש כמערכת מדידה עצמה.

בעת אימות אם רכיב פועל כהלכה, חשוב להתייעץ עם מפרטי היצרן, שניתן למצוא באתרי האינטרנט המתאימים להם. כאן, הפילטר (איור 10) נמדד לאחר התייעצות עם מפרט14שלה. כפי שמוצג באיור 11, אובדן ההכנסה זוהה, כמו גם את 3 נקודות dB. אובדן ההכנסה נמדד לאחר כיול, כפי שמוצג על ידי סמן 1, היה בסדר גודל של 0.83 dB. . הסימן השלילי מעיד על אובדן אובדן ההכנסה בהפניה מצוין כ0.8 dB מותאם (dBa). רוחב הפס הנמדד 3 dB של המסנן השתנה מ-1749 MHz ל-1854 MHz. כאשר החיסור, זה הניב ערך של 105 MHz, אשר קרוב לערך האופייני של 104.5 MHz.
ישנם 10 dB הנחתים בנויים לעמוד בפני כוח קלט של 50 W, כפי שמתואר על ידי מפרטי היצרן של15. מפרט החליש עבור מחליש זה הוא 10 dB ± 0.5 dB. בשלב מסוים, כוח קלט גדול מ-50 W היה קלט לתוך מחליש, אשר פגע מחליש. בנה מכויל שימש לבדיקת איכות הרכיב. שוב, חשוב למדוד כל רכיב לפני כל מדידות השדה עבור אבטחת איכות. מדידת האחדות מוצגת באיור 12. לעומת זאת, מדידה של מחליש טוב 10 dB מוצג באיור 13. יצוין כי ערך נמדד היה 9.88 dB ב 1750 MHz, אשר בתוך טווח שצוין של-9.5 to-10.5 dB על רוחב הפס כולו של 1700 – 1900 MHz.
לבסוף, אובדן כבלים הוא מדידה חשובה נוספת שבוצעה לעתים קרובות במדידות תדרי רדיו. מפרט עבור כבל נמדד ניתן למצוא בעמוד 5 של גיליון נתונים16. ההינחתה לרגל (dB/ft) היה 0.05 dB ב 1 GHz, או 0.16 dB/m. כבל נמדד עם אורך של 36 רגל/11 מ ' היה אובדן שצוין של ~ 1.8 dB, על פי היצרן. ההפסד הנמדד מוצג באיור 14. בתדירות של 1750 MHz, הפסד נמדד היה-1.88 dB (אשר, כאשר מעוגל עד העשירית הקרובה ביותר של דציבל, הוא בסדר גודל של 1.9 dB).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig01.jpg"> איור 1: הפעלת הבנה. העיגול האדום מייצג את המיקום של לחצן ההפעלה ' בנה '. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig02.jpg"> איור 2: כבלים באיכות גבוהה, בעלי יציבות פאזה המחוברים לשתי יציאות הבנה. הכבלים מחוברים לפנל הקדמי של הבניה באמצעות 8 ב. lbf. . מפתח ברגים <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig03.jpg"> איור 3: ניקוי מחברים. (א) ניקוי של המוליך הפנימי, (ב) ניקוי של המוליך והחוטים החיצוניים, ו (ג) בעדינות להרוס את המחבר באמצעות אוויר דחוס. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig04.jpg"> איור 4:12 ב. lbf. מפתח ברגים עבור סוג N מחברים. מפתח ברגים זה משמש להידוק הקשרים בין כבלי הבניה לבין האחדות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig05.jpg"> איור 5: ערכת כיול סוג N. המוצג כאן הוא ערכת כיול המכילה סטנדרטים פתוחים, קצרים, נטענים וthru המשמשים לכיול שגיאות ב-בנה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig05large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig06.jpg"> איור 6: הקלד N כיול סטנדרטים. תמונות של תקני כיול זכר ונקבה המשמשים את הכיול. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig06large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig07.jpg"> איור 7: מודול כיול אלקטרוני. . תמונה של מודול כיול אלקטרוני <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig07large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig08.jpg"> איור 8: Thru הכיול לבדוק לאחר הכיול על העלילה בגודל יומן כפונקציה של תדירות ב-GHz. הערך של thru הוא 0.01 dB בתדירות של 1.8 GHz. זה מראה את הערך של thru כפונקציה של תדירות ב-GHz לאחר כיול. Thru משמש לבדיקת כיול כדי להבטיח שכיול יהיה חוקי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig08large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig09.jpg"> איור 9: הסבר התרשים סמית. מיקומי העכבה הממשיים והדמיוניים לריקודים הסטנדרטיים מוצגים בדמות השמאלית, וערכי בהירות העכבה מוצגים בדמות הימנית17. זה תרשים סמית הציור מראה הן העכבה האמיתית והדמיונית בצד שמאל ובהירות העכבה מצד ימין. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig09large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig10.jpg"> איור 10: מסנן RF שנוסף בין יציאות 1 ל-2. תצלום של מסנן RF שנוסף בין יציאות 1 ל-2 בסוף כבלי הבניה במהלך המדידות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig10large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig11.jpg"> איור 11: אובדן ההכנסה נמדד 3 נקודות dB עבור מסנן RF עם מפרטים שסופקו באיור 9. זוהי תמונת מסך של הבנה במהלך המדידה של מסנן RF המוצג באיור 10. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig11large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig12.jpg"> איור 12: מדידה של 10 מחליש dB לא בתוך המפרט שלה. ערך נמדד הוא-22.70 dB ב 1.7 GHz ומפרט שלה הוא 10 dB ± 0.5 dB. מוצג גם הוא מדידה של 10 dB מחליש כי הוא כבר לא בתוך המפרט שלה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig12large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig13.jpg"> איור 13: מדידה של 10 dB מחליש בתוך המפרט שלה. הערך שנמדד היה-9.88 dB. המוצג גם הוא מדידה של מחליש 10-dB הנמצא בתוך המפרט שלה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig13large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig14.jpg"> איור 14: מדידה של 36 ft (11 m) כבל קואקסיאלי עם ערך 0.05 dB/ft שצוין. הפסד דרך אורך הכבל צפוי להיות ~ 1.8 dB, אשר תואם את הערך נמדד של-1.9 dB ב 1.87 GHz. מוצג גם הוא מדידה של כבל המציג כי ההפסד נמדד בתוך מפרטי היצרן. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig14large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</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

פרוטוקול זה מתאר את השיטות הטובות ביותר לכיול מנתח רשת וקטורי לפני השימוש ככלי מדויק, המיועד למדוד רכיבים של מערכת בדיקת מדידה של תדר רדיו.

כיול של מנתח רשת וקטור עבור מדידות בתדר רדיו ערוצי הפצת

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

ביצוע מדידות טובות קשה. הליך זה יעזור לפתח שיטות מדידה טובות. כאשר פרוטוקול זה הוא אחריו, VNAs יהיה באגים ולאפיין התקנים ומערכות RF בדייקנות.VNAs הם הדרך המדויקת ביותר למדוד התקן RF או מערכת. התיאוריה שמאחורי טכניקה זו מבוססת היטב ועקב פרוטוקול זה יספק תוצאות עקביות וחוזרות על עצמן. הדגמת ההליך תהיה סאביו טראן, עמית מהמעבדה שלי.לפני התחלת המדידה, אסוף את כל הרכיבים של מערכת מדידת ההפצה כולל הכבלים, המגברים, המסננים, ההתקנים בבדיקה ורכיבים רלוונטיים אחרים. שים לב כי סטנדרטים נשיים שיש להם יציאה הניתנת להכנסה עבור היציאה הגברית בכבל ישמשו בכיול זה. לפחות חצי שעה לפני המדידה, הפעל את VNA ולחץ על לחצן ההגדרה המוגדרת מראש.בדוק באופן חזותי את כל הכבלים והמחברים לקבלת סימנים ברורים של בלאי כגון חתכים, שקעים וחוטים מחברים לא מושלמת ונקה את המחברים בכל ההתקנים וקצוות הכבלים. לפני החיבור שלהם, ליישר את כבלי VNA עם יציאות אחת ושתיים ואת המכשיר תחת בדיקה ולהדק את הכבלים המחוברים ביד. אם מעט מאוד התנגדות מורגשת, להדק עם מפתח ברגים 12 אינץ ' ק"ג עבור סוג N חיבורים.כדי להגדיר את טווח התדרים של VNA, פתח את תפריט הגירוי ובחר תדירות. הגדר את תדירות ההתחלה ל- 1, 700 מגה-הרץ ותדירות עצירה ל- 1, 900 מגה-הרץ. כדי להגדיר את סוג המדידה, בחר תגובה, מדידה ו- S21.כדי להגדיר ולהתאים את עוצמת היציאה, בחר גירוי, עוצמה, עוצמה והתאם את עוצמת היציאה לאפס dbm. כדי להגדיר ולהתאים את הגדרות הסריקה, בחר גירוי, נקה וטאטא את ההתקנה וטאטא צעד. הגדר את זמן ההתעכבות לאפס מיקרו-שניות.כדי להגדיר ולהתאים את מצב הממוצע, בחר תגובה וממוצע והגדר את רוחב הפס של תדר הביניים לקילוהרץ אחד. כדי להגדיר את תבנית נתוני התצוגה, בחר תגובה, תבנית ומגן יומן רישום. לאחר מכן בחר גירוי, ניקוי, מספר נקודות ו- 1601 כדי להגדיר את מספר נקודות הנתונים במעקב המוצג.כדי לבצע כיול ידני, בחר תגובה, כיול, הפעלת כיול, אשף כיול וכיול לא מוטעה. בחר שתי יציאות קצרות עומס פתוח דרך בחירת סוג cal ובחר את ערכת הכיול המתאימה, כך ערך מדויק של הסטנדרטים בערכת הכיול הספציפי ידועים. לאחר מכן לחץ על הבא.חבר תקן כיול פתוח לכבל המחובר ליציאה 1 והצמד תקן כיול קצר לכבל המחובר ליציאה 2. כדי לבצע מדידה של הפתיחה המצורפת, בנמל 1, בחר פתח והקלד N50 נקבה פתוחה. יופיע מעקב.כדי לבצע מדידה של הקצר המצורף בנמל 2, בחר קצר והקלד N50 נקבה קצרה. יופיע מעקב. לאחר המדידה השנייה, החלף את תקני הכיול בין היציאות.ובנמל 1, בחר קצר וסוג N50 נקבה קצר כדי למדוד את הקצר על נמל אחד. יופיע מעקב. כדי למדוד את הפתיחה בנמל 2, בנמל 2, בחר פתח והקלד N50 נקבה פתוחה.לאחר מכן, החלף את הקצר מהיציאה אחת בעומס פס רחב. וביציאה אחת, בחר עומסים והקלד עומס פס רחב מסוג N50 כדי למדוד את העומס על יציאה אחת. יופיע מעקב.לאחר השלמת המדידה, הסר את הפתיחה מהיציאה 2 ואת עומס הפס הרחב מהיציאה הראשונה והעבר את עומס הפס הרחב מייציאה אחת ליציאה 2. מקם את הפתוח מהיציאה 2 על יציאה אחת כדי למנוע אותות דליפה. וביציאה 2, בחר עומסים והקלד עומס פס רחב מסוג N50.יופיע מעקב. הכנס תקן כיול דרך בין הכבלים המחוברים ליציאות 1 ו- 2 ובחר דרך כדי למדוד את תקן הכיול. יופיעו מעקבים מרובים.לאחר שלכול התקנים יש סימן ביקורת מעליהם, בחר הבא ושמור כמשתמש CalSet. לאחר מכן הזינו שם לכיול ולחצו על הלחצן 'שמור'. כדי לבדוק את הכיול, חבר מתאם דרך ללא סימנים ברורים של בלאי לכבלים בין יציאות אחת ושתיים ובחר תגובה, קנה מידה, קנה מידה והגדר את הדציבלים לכל חטיבה לדציבלים של 0.1.כדי למדוד את אובדן ההכנסה של הדרך, בחר בתפריט הגירוי, בגורם המפעיל וב- single. סריקה אחת תופיע לאורך טווח התדרים. לאחר שה- thru נבדק, בחר תגובה, קנה מידה וקנה מידה כדי להחזיר את ערך החלוקה ל- 10 דציבלים.למדידת S11, בחרו תפריט גירוי, גורם מפעיל ופריט בודד ובחרו תגובה, מידה ו-S11. כדי למדוד רכיבים והפסדי מערכת, חבר תחילה את ההתקן בבדיקה ל- VNA ובחר תגובה, מדידה ו- S21. כדי למדוד את ההתקן בבדיקה, בחר תפריט גירוי, גורם מפעיל וקובץ יחיד ובחר קובץ ושמור נתונים כדי לשמור את הנתונים כקובץ מעקב בתבנית המוצג.הגדר את הטווח כעקבות מוצגות, את התבנית בתבנית המוצגת ובחר סוג תחושה של CSV או s2p אשר שומר את שני הפרמטרים של יציאה S. כדי לבדוק ולנתח את תוצאות הבדיקה של מסנן bandpass, בחר ניתוח סמן, חיפוש סמן ומקסימום כדי למצוא את אובדן ההוספה של המסנן. בחר ניתוח סמן, סמן, סמן והגדר את הגירוי עבור סמן אחד עד 1, 802 מגה-הרץ כדי להגדיר את התדירות המרכזית של המסנן הנמדד.מהתפריט הנפתח, בחר סמן שני וסמן את התיבה on, הזזת הידית כדי להוריד את תדר הסמן לנקודה שהיא שלושה דציבלים מתחת לאובדן הנמדד בתדר המרכזי. בחר הפניה וסמן את התיבה ב. לאחר מכן בחר סמן שלוש, סמן את התיבה ב וסמן את התיבה סמן דלתא.לאחר מכן הגדר את הגירוי לסמן שלוש עד לנקודה שבה דלתא שלוש הוא הקרוב ביותר לאפס. רוחב הפס של שלושת הדציבלים של המסנן יוצג על ידי דלתא 3. אם לא נבחר כיול ידני, בחר באפשרות הכיול האלקטרוני והצמד את ערכת הכיול האלקטרונית לכבלים שבין יציאות 1 ו- 2.בחר תגובה, כיול, הפעל כיול, אשף הכיול ולהשתמש בכיול אלקטרוני. בחר שתי יציאות כיול אלקטרוני ואת המודול והאפיון המתאימים ולחץ על הבא. לאחר מכן לחץ על מדידה כדי למדוד את תקני הכיול.בסוף הכיול, לחץ על שמור כמשתמש CalSet כדי לשמור את נתוני הכיול. בניתוח מייצג זה נמדד המסנן לאחר התייעצות עם מפרט היצרן. כפי שנצפה, אובדן הכניסה זוהה כמו גם שלוש נקודות דציבלים.הנה מדידה של מנחת דציבלים פגום שנמדד להיות מינוס 22.70 דציבלים. לשם השוואה, בנתון זה, ניתן לראות את המדידה של מנחת דציבלים 10 טוב. שים לב שהערך הנמדד נמצא בטווח שצוין של מינוס 9.5 עד מינוס 10.5 דציבלים לאורך רוחב הפס כולו של 1, 700 עד 1, 900 מגה-הרץ.אובדן כבלים הוא מדידה חשובה נוספת המבוצעת לעתים קרובות במדידות של תדר רדיו. לדוגמה, בניתוח זה, ההפסד הנמדד היה מינוס 1.88 דציבלים בתדר של 1, 750 מגה הרץ. הקפד תמיד לבדוק שיש לך כיול טוב לפני שתמשיך לבצע מדידות ולאמת את פרמטרי המדידה עם גליון המפרט לאחר מדידת התקן.שימוש בשיטות מדידה טובות עם VNA על הספסל העליון מיתרגם למדידות אמינות ומדויקות במכשירים אחרים ובסביבות מורכבות.

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

תדירות ערבוב סורק זיהוי מגנטי הדמית חלקיקים מגנטיים בדגימות מישורים

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

דור ושליטה קוהרנטי של הקוונטים פעמו תדירות מסרקים

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

תדר רדיו מגנטרון התזה של GdBa2Cu3O7−אלפא/ La0.67Sr0.33המפעילים הוירטואליים ובעלי התשתית3 bilayer קוואזי סרטים על מצעים יחיד-קריסטל3 (STO) SrTiO

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

מדידות שלמים המוביל בתחום המוליכים למחצה דרך השיטה קרינת מיקרוגל Photoconductivity

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

זן שדה מלא מידות עבור עייפות Microstructurally קטן לפצח את הפצת בשיטת המתאם תמונה דיגיטלי

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

הייצור של ערוצי ננו גובה שילוב הופעה גל אקוסטי המשטח באמצעות ליתיום Niobate אקוסטית הננו לוקדיה

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

הדמיית הדמיה של מערכי רדיו בקנה מידה גדול על פני הירח

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

הליכי כיול עבור ריאולוגיית סופרפוזיציה אורתוגונלית

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

מערכת מדידה להפצת גלים רציפים - בדיקה, אימות ומדידות

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