ru en
24.07.2024

Нечаев В.Г., Кравченко О.В., Кун Г.Р., Жирков А.В. nechaev.vg@micran.ru


Аннотация

В рамках выполнения комплексного проекта «Комплекс 4М» компанией «Микран» был разработан ряд высокотехнологичного оборудования для характеризации пассивных и активных СВЧ устройств с диапазоном рабочих частот до 50 ГГц. Представлены основные особенности, опциональный план и возможности одного из них, многофункционального измерительного СВЧ прибора — векторный анализатор цепей (ВАЦ) серии «Панорама». Рассмотрены возможности измерения параметров СВЧ узлов и блоков в коаксиальном и волноводном трактах, а также измерения параметров на пластине, в т.ч. измерения с преобразованием по частоте, измерения коэффициента шума, применение функции встраивания/исключения цепей для переноса плоскости калибровки и многопортовые измерения с применением расширителей портов М426/М826 производства компании «Микран». Также представлены типы калибровок, реализованные в ВАЦ серии «Панорама».


Введение

Многофункциональные векторные анализаторы цепей (ВАЦ) являются одними из наиболее важных измерительных средств для характеризации высокочастотных (ВЧ) и сверхвысокочастотных (СВЧ) компонент и устройств различного назначения. Приборы данного типа используются как на стадии разработок и научных исследований, так и при проведении испытаний в промышленном производстве аппаратуры. Современные требования к качеству радиоэлектронных устройств определяются потребностью в повышении быстродействия, метрологических характеристик и достижении высокой точности измерения и контроля электрических параметров электронной компонентной базы (ЭКБ) СВЧ диапазона.

Особенности

Новое поколение ВАЦ Р4213, Р4226, Р4226А, Р4250 производства компании «Микран», построенные по принципу модульной архитектуры, способны решать самые сложные задачи в СВЧ-измерениях. К основным особенностям приборов данного типа можно отнести:

— рабочий диапазон частот от 0,3/10 МГц до 13,5/26,5/50 ГГц;

— наличие широкого динамического диапазона более 133 дБ при полосе фильтра промежуточной частоты (ПЧ) 10 Гц;

— сертифицированные измерения в волноводном тракте (TRL калибровка) [1];

— сертифицированные измерения при помощи модуля автоматической калибровки на базе собственной монолитной интегральной схемы (МИС) [2].


Возможности и опции

1. Измерение частотно-преобразующих устройств

Программное обеспечение ВАЦ серии «Панорама» предоставляет возможность проводить измерение умножителей частоты и смесителей со скалярной или векторной калибровкой. Для проведения данных измерений в приборах реализованы:

  • Опция «СЧП» (смещение частоты приемника), которая позволяет проводить измерение скалярного коэффициента преобразования SС21, мощности на частотах, отличных от частоты зондирования. Возможность раздельного управления частотой зондирования и частотой приемника позволяет проводить измерения смесителей со скалярной калибровкой умножителей частоты, анализировать уровень гармоник исследуемых устройств.
  • Опция «СПА» — переключатель опорного канала совместно с опцией «ДПА» (прямой доступ к приемникам) позволяет проводить измерения комплексного коэффициента преобразования С21 и комплексных коэффициентов отражения от исследуемых устройств.

Ниже приведены параметры частотно-преобразующих устройств, которые позволяет измерять ВАЦ серии «Панорама»:

S11(f1) — комплексный коэффициент отражения на частоте зондирования f1 при зондировании портом 1 на частоте f1

S21(f1) — комплексный коэффициент передачи на частоте зондирования f1 при зондировании портом 1 на частоте f1;

S12(f2) — комплексный коэффициент передачи на частоте зондирования f2 при зондировании портом 2 на частоте f2;

S22(f2) — комплексный коэффициент отражения на частоте зондирования f2 при зондировании портом 2 на частоте f2

b2с(f2) — мощность измерительного приёмника второго порта, измеренная на частоте f2 при зондировании портом 1 на частоте f1

SC21 — скалярный коэффициент преобразования, вычисляется как отношение b2C(f2) к мощности, поступающей на исследуемое устройство на частоте f1

С21 — комплексный коэффициент преобразования (необходимо проведение векторной калибровки и наличие опции «СПА»)

ГВЗ — групповое время запаздывания (необходимо проведение векторной калибровки)

На рисунке 1 представлена схема измерения смесителей с использованием внешнего гетеродина с векторной калибровкой, позволяющая измерить параметры C21, b2c, ГВЗ, S11, S22 и коэффициент преобразования на произвольной ПЧ. Для проведения данных измерений потребуется дополнительный внешний генератор сигнала гетеродина, два дополнительных смесителя — «опорный» и «калибровочный», аттенюатор (ослабление 3…10 дБ) для улучшения согласования первого порта, фильтр, пропускающий преобразованный сигнал промежуточной частоты и подавляющий паразитные сигналы, калибровочный набор или электронный калибратор и набор кабельных сборок.


Рисунок 1 — Пример схемы измерения смесителей с векторной калибровкой.jpg


Рисунок 1 — Пример схемы измерения смесителей с векторной калибровкой
1) Фильтр ПЧ для опорного приёмника; 2) Опорный смеситель; 3) Делитель мощности;
4) Генератор сигнала гетеродина; 5) Согласующий аттенюатор; 6) Калибровочный / исследуемый смеситель; 7) Фильтр ПЧ для измерительного приёмника.


Физический смысл коэффициента преобразования С21 появляется при возведении его в квадрат, т.е. при повторном прохождении сигнала через смеситель и преобразовании на частоту f1. Например, если к выходу смесителя подключить идеальную отражающую нагрузку (с нулевой задержкой и коэффициентом отражения) или с помощью такого же смесителя выполнить обратное преобразование частоты f2 и f1, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2 — Преобразование через смеситель.jpg


а) отражение через смеситель     б) двойное преобразование

Рисунок 2 — Преобразование через смеситель


Вторая часть: Решение задач по измерению и контролю электрических параметров ЭКБ СВЧ диапазона (часть 2)