Name: Calibration de Vector Network Analyzer pour les mesures dans les canaux de propagation des fréquences radio (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-02T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min
Description: Apprenez à calibrer un analyseur de réseau vectoriel pour des mesures RF précises dans les canaux de propagation. Cette méthode systématique garantit des résultats fiables et reproductibles pour la caractérisation des dispositifs.

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Nous remercions le Defense Spectrum Office (DSO) d’avoir financé ce travail.

<ol><li>Commerce Spectrum Management Advisory Committee. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%221755-1850+MHz+Airborne+Operations%3A+Air+Combat+Training+System+Sub-Working+Group+Final+Report%22">1755-1850 MHz Airborne Operations: Air Combat Training System Sub-Working Group Final Report</a>. , (2014).</li>
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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Il est important de permettre à la VNA de se réchauffer à RT pendant au moins 0,5 h (bien que, 1 h est mieux) avant que les étalonnages soient effectués, ce qui permet à tous les composants internes de venir à RT et se traduit par des étalonnages plus stables. Un étalonnage peut durer plusieurs jours sans une grande perte de précision; cependant, l’étalonnage est vérifié quotidiennement à l’aide d’une norme d’étalonnage pour assurer l’intégrité de la mesure. L’inspection de tous les composants du système est essentielle afin que les mauvais connecteurs n’endommagent pas la précision de la VNA. Il est préférable d’utiliser des câbles à faible perte avec le VNA. L’intégrité de l’étalonnage doit être vérifiée avant la mesure d’un composant du système ou du DUT. Toute mesure en dehors des spécifications fournies ici doit être répétée ou peut nécessiter un nouvel étalonnage. Enfin, l’utilisation des spécifications du fabricant pour vérifier les valeurs DUT mesurées est une partie nécessaire de la validation.
L’utilisation de l’ANV comme instrument de mesure a ses limites. Si le DUT ou le système a des pertes si importantes que les paramètres S mesurés tombent en dessous du plancher de bruit de la VNA, il ne peut pas être mesuré avec l’ANV. Il est possible d’abaisser le plancher de bruit en diminuant la bande passante IF et en augmentant le temps de balayage. Cela ralentira le temps d’acquisition de mesure; il y a donc un compromis lors de l’ajustement de ces paramètres. L’ANR ne peut pas gérer les pouvoirs d’entrée supérieurs à 30 dBm, donc en utilisant une atténuation interne ou externe lors de la mesure des amplificateurs est nécessaire. Le VNA a une source et un récepteur situés dans le même instrument, de sorte qu’il a été utilisé comme un système de mesure de la propagation radio. Étant donné que la source et le récepteur sont situés dans la VNA, le port de transmission doit être relié d’une manière ou d’une autre au port récepteur. Typiquement, cela se fait avec les câbles; cependant, les câbles ajoutent la perte, diminuant la plage dynamique de ce qui peut être mesuré. De plus, les distances de séparation deviennent limitées.
L’autre méthode par laquelle les pertes peuvent être mesurées est l’utilisation d’un générateur de signal et d’un compteur de puissance. Le compteur de puissance est un dispositif de mesure scalaire, de sorte qu’il ne peut mesurer l’ampleur d’un signal. Il ne peut pas surveiller la phase du signal, ce qui entraîne des mesures moins précises du signal. L’ANV mesure à la fois l’ampleur et la phase (des composants réels et imaginaires) d’un signal mesuré par rapport à un signal d’entrée bien connu, qui est une mesure de meilleure qualité.
Les VNA sont une option polyvalente pour de nombreux types de mesures. L’instrument peut être utilisé pour mesurer les signaux radio rayonné à l’aide d’antennes sur les ports de transmission et de réception18. L’analyse du domaine temporel peut être utilisée pour surveiller les signaux au fil du temps et déterminer où une rupture se produit dans un câble. Il peut mesurer de nombreuses fréquences lors d’un balayage, qui peut être utilisé pour comprendre les pertes d’atténuation sur de nombreuses fréquences soit dans un environnement mené19 ou rayonné20. La compréhension des différents paramètres de l’ANV entraîne des DUT/systèmes bien caractérisés, et les mesures obtenues avec le DUT/système peuvent être utilisées avec un degré élevé de confiance.

L’Institute for Telecommunication Sciences (ITS) est le laboratoire de recherche de la National Telecommunications and Information Administration (NTIA), une agence du Département du commerce des États-Unis. L’ITS est active dans les mesures de propagation radio depuis les années 1950. Le partage du spectre, le nouveau paradigme pour les utilisateurs du spectre fédéral et commercial, exige que deux systèmes disparates partagent le même spectre de fréquences radio en même temps. À mesure que les scénarios de partage du spectre augmentent, il en va de même pour la nécessité de mesurer la propagation radio précise et reproductible qui permettent de mieux comprendre l’environnement radio, que plusieurs services doivent partager. L’objectif de la procédure décrite est de s’assurer que tous les composants constituant un tel système sont bien caractérisés par un VNA configuré avec précision.
Bien que la demande de spectre augmente, il n’est pas toujours possible de libérer rapidement le spectre qui est actuellement utilisé par les organismes fédéraux à des fins commerciales. Par exemple, dans la bande Advanced Wireless Services (AWS)-3 (1755-1780 MHz), des ententes de partage du spectre sont en cours d’élaboration entre les services militaires et les transporteurs commerciaux sans fil1. Ces arrangements permettent aux fournisseurs de services sans fil commerciaux d’entrer dans la bande AWS-3 avant de terminer la transition des services militaires hors de la bande.
La Defense Spectrum Organization (DSO) a été chargée de gérer la transition AWS-3. Un élément clé de la transition consiste à développer de nouveaux modèles de propagation pour évaluer le potentiel d’interférence RF entre les systèmes sans fil militaires et commerciaux qui partagent la bande. Le DSO a chargé SES et d’autres d’effectuer une série de mesures de sondage de canal pour construire de nouveaux modèles qui calculent mieux l’impact du feuillage et des structures artificielles dans l’environnement (collectivement connu sous le nom d’encombrement). L’amélioration de la modélisation des propagations qui tient compte de l’encombrement entraînera moins de restrictions sur les émetteurs commerciaux à proximité des systèmes militaires.
Les mesures in situ de l’activité du spectre RF donnent un aperçu de la physique de la propagation des ondes RF et valident les modèles de propagation radio existants et nouveaux. Ces deux composantes sont essentielles au soutien et à la préservation du partage du spectre sans interférences. Les techniques de sondage des canaux, dans lesquelles un signal d’essai connu est transmis d’un endroit spécifique à un récepteur mobile ou stationnaire, fournissent des données qui estiment les caractéristiques des canaux radio dans différents environnements. Les données sont utilisées pour développer et améliorer des modèles qui prédisent plus précisément les pertes de propagation ou l’atténuation du signal. Ces pertes peuvent être dues au blocage et à la réflexion des bâtiments et d’autres obstacles (c.-à-d. les arbres ou les terrains dans les canyons urbains). Ces obstacles produisent des trajectoires multiples, légèrement variantes, de propagation entraînant une perte ou une atténuation du signal entre l’antenne de transmission et de réception.
Les techniques de mesure de l’ITS produisent des résultats précis, répétables et impartiaux. L’OSD a encouragé l’IST à partager ses connaissances institutionnelles avec l’ensemble de la communauté technique. Ces connaissances comprennent la façon de mesurer et de traiter de manière optimale les données de propagation des RF. Le mémorandum technique TM-19-5352,3,4,,5 décrit un ensemble de meilleures pratiques pour la préparation et la vérification des systèmes de mesure de la propagation radio. Dans le cadre de ces pratiques exemplaires, une VNA est utilisée pour mesurer avec précision les pertes ou les gains des composants d’un système de mesure. Les gains et les pertes sont ensuite utilisés pour calculer l’atténuation du signal entre deux antennes.
Le protocole présenté ici traite des meilleures pratiques pour étalonner un VNA5 avant d’être testé dans des applications en laboratoire ou sur le terrain. Il s’agit notamment du temps d’échauffement, de la sélection du type de connecteur RF, de l’établissement de connexions appropriées et de l’exécution des étapes d’étalonnage appropriées. L’étalonnage doit être effectué dans un environnement de laboratoire contrôlé avant la collecte de données dans le cadre d’un scénario spécifique de mesure de la propagation. D’autres considérations peuvent être pertinentes pour des environnements spécifiques de mesure de propagation, qui ne sont pas visés par ce protocole.
L’ANV est utilisée pour mesurer les caractéristiques des périphériques des composants et des sous-assemblages lors de l’assemblage d’autres systèmes de mesure. Les amplificateurs de puissance, les récepteurs, les filtres, les amplificateurs à faible bruit, les mélangeurs, les câbles et les antennes sont tous des composants qui peuvent être caractérisés par un VNA. Avant de tester et/ou d’étalonner un système, une liste de tous les composants requis du système est préparée, et tous les composants du système sont assemblés. Chaque composant d’un système est mesuré séparément en les insérant entre les câbles VNA. Cela garantit que tous les composants fonctionnent selon les spécifications du fabricant. Une fois que les composants ont été vérifiés, le système est assemblé et les pertes dans l’ensemble du système sont mesurées. Cela garantit que les reflets et les transmissions entre les composants sont correctement caractérisés.
Une VNA mesure les paramètres de diffusion (paramètres S), qui sont des quantités de valeur complexe avec à la fois l’ampleur et la phase. Un paramètre S est une mesure ratio du signal réfléchi 1 au signal d’incident (mesure de la réflexion) ou 2) signal transmis au signal incident (mesure de transmission). Pour un dispositif à deux ports, quatre paramètres S (S11, S21, S12et S22) peuvent être mesurés. Le premier sous-scriptum désigne le port où le signal est reçu, et le second se réfère au port où le signal est transmis. Ainsi, S11 signifie que le signal transmis a pris naissance au port 1 et a été reçu au port 1. En outre, S21 signifie que le signal transmis a repris à port 1, mais est reçu au port 2. S11 mesure la quantité de signal qui est reflétée par l’appareil à l’essai (DUT) au port 1 en fonction du signal original qui a été incident au port 1. S21 mesure la quantité de signal qui est transmise par le DUT et arrive au port 2 en référence au signal d’incident au port 1. S11 est une mesure du coefficient de réflexion du DUT au port 1, et S21 est une mesure du coefficient de transmission du DUT du port 1 au port 2.
Un étalonnage de l’ANV est nécessaire pour éliminer les erreurs systématiques des composants jusqu’à (et y compris) le plan de référence de mesure, qui est généralement à la fin des câbles de mesure VNA. Un étalonnage élimine les erreurs du système en mesurant les normes connues « parfaites » (ouvertes, shorts, charges, à travers/ligne) et en la comparant à la valeur que mesure la VNA. Grâce à une série de corrections d’erreur, une valeur corrigée pour le DUT est affichée. Il y a actuellement 12 termes d’erreur6,7 qui sont caractérisés pendant l’étalonnage. Pour plus d’informations, consultez les mesures originales des paramètres S qui ont été effectuées sur les analyseurs de réseau à six ports8, soutenus par la théorie classique du circuit à micro-ondes9,10.
Les types les plus courants de mesures de réflexion de paramètre S sont la perte de rendement, le rapport d’onde debout (SWR), le coefficient de réflexion et l’appariement d’impédance. Les types les plus courants de mesures de transmission de paramètres S sont la perte d’insertion, le coefficient de transmission, le gain/perte, le retard de groupe, le retard de phase ou de phase, et le retard électrique. Les mesures de perte de transmission sont soulignées dans le protocole décrit.
La mesure des gains et des pertes de composants du système à l’aide d’une VNA est bien comprise. Cependant, les étapes importantes sont souvent ignorées, telles que le nettoyage des connecteurs et l’utilisation d’une clé de couple appropriée. Ce protocole fournit toutes les étapes et explications nécessaires des raisons pour lesquelles certains sont particulièrement importants. Il servira également de prélude à un futur article décrivant comment effectuer des mesures de propagation RF, y compris les calculs de l’atténuation du signal.

<table><tbody><tr><td>Clé dynamométrique de 12 pouces</td><td>Maury Microwave</td><td></td><td>TW-12</td></tr><tr><td>Clé dynamométrique de 8 pouces</td><td>Keysight Technologies</td><td></td><td>8710-1764</td></tr><tr><td>Atténuateurs</td><td>Mini-circuits</td><td></td><td>BW-N10W50+</td></tr><tr><td>Câble 1</td><td>Micro-Coax</td><td></td><td>UFB311A &ndash ; 36 pieds</td></tr><tr><td>Ensemble de normes d’étalonnage (1) (manuel)</td><td>Keysight Technologies</td><td></td><td>Economy Type-N Kit d’étalonnage, 85054 D</td></tr><tr><td>Calibration Standard Set (2) (E-cal)</td><td>Agilent Technologies</td><td></td><td>Kit d’étalonnage électronique, N4693-60001, 10 MHz à 50 GHz</td></tr><tr><td>Nettoyage Écouvillon</td><td>Chemtronics</td><td></td><td>Flextips Mini</td></tr><tr><td>Compressed Air</td><td>Techspray</td><td></td><td>Need ultra filtré</td></tr><tr><td>Filtre 1</td><td>K& L Micro-ondes, Inc.</td><td></td><td>8FV50-1802-T95-O/O</td></tr><tr><td>Alcool isopropylique</td><td>N’importe quelle marque</td><td></td><td></td></tr><tr><td>VNA</td><td>Keysight Technologies</td><td></td><td>De nombreuses options s’offrent à un chercheur &ndash ; veuillez consulter le site Web</td></tr></tbody></table>

calibration de vector network analyzer pour les mesures dans les canaux de propagation des fréquences radio

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

Les mesures in situ de l’activité du spectre par radiofréquence (RF) donnent un aperçu de la physique de la propagation des ondes de radiofréquence et valident les modèles de propagation du spectre existants et nouveaux. Ces deux paramètres sont essentiels au soutien et à la préservation du partage du spectre sans interférence, car l’utilisation du spectre continue d’augmenter. Il est essentiel que ces mesures de propagation soient exactes, reproductibles et exemptes d’artefacts et de biais. Il est essentiel de caractériser les gains et les pertes de composants utilisés dans ces mesures. Un analyseur de réseau vectoriel (VNA) est une pièce d’équipement bien établie, très précise et polyvalente qui mesure à la fois l’ampleur et la phase des signaux, si elles sont correctement calibrées. Cet article détaille les meilleures pratiques pour calibrer un VNA. Une fois calibré, il peut être utilisé pour mesurer avec précision les composants d’un système de mesure de propagation correctement configuré (ou sonnage de canaux) ou peut être utilisé comme système de mesure lui-même.

Lors de la vérification du fonctionnement correct d’un composant, il est important de consulter les spécifications du fabricant, qui peuvent être trouvées sur leurs sites Web respectifs. Ici, le filtre(figure 10) a été mesuré après avoir consulté ses spécifications14. Comme le montre la figure 11, la perte d’insertion a été identifiée, ainsi que les 3 points dB. La perte d’insertion mesurée après l’étalonnage, comme le montre le marqueur 1, a eu une magnitude de 0,83 dB. Le signe négatif indique qu’il s’agissait d’une perte. La perte d’insertion dans la référence est spécifiée pour être ajustée de 0,8 dB (dBa). La bande passante mesurée de 3 dB du filtre a changé de 1749 MHz à 1854 MHz. Une fois soustrait, cela a donné une valeur de 105 MHz, ce qui est proche de la valeur typique de 104,5 MHz.
Il ya 10 atténuations dB construits pour résister à une puissance d’entrée de 50 W, tel que décrit par les spécifications du fabricant15. La spécification d’atténuation pour cet atténuation est de 10 dB et 0,5 dB. À un moment donné, une puissance d’entrée supérieure à 50 W a été entrée dans l’atténuation, qui a endommagé l’atténuation. Un VNA calibré a été utilisé pour vérifier la qualité de ce composant. Encore une fois, il est important de mesurer chaque composant avant toutes les mesures sur le terrain pour l’assurance de la qualité. La mesure du DUT est indiquée dans la figure 12. En comparaison, la mesure d’un bon atténuation de 10 dB est indiquée dans la figure 13. Il convient de noter que la valeur mesurée était de 9,88 dB à 1750 MHz, ce qui se situe dans la fourchette spécifiée de -9,5 à -10,5 dB sur l’ensemble de la bande passante de 1700 à 1900 MHz.
Enfin, la perte de câble est une autre mesure importante fréquemment effectuée dans les mesures de radiofréquence. Les spécifications du câble mesuré peuvent être trouvées à la page 5 de la feuille de données16. L’atténuation par pied (dB/pi) était de 0,05 dB à 1 GHz, soit 0,16 dB/m. Un câble mesuré d’une longueur de 36 pieds/11 m a subi une perte spécifiée de 1,8 dB, selon le fabricant. La perte mesurée est indiquée dans la figure 14. À une fréquence de 1750 MHz, la perte mesurée était de -1,88 dB (qui, une fois arrondie jusqu’au dixième le plus proche d’un décibels, est d’une magnitude de 1,9 dB).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig01.jpg"> Figure 1 : Allumer l’ANV. Le cercle rouge représente l’emplacement du bouton d’alimentation VNA. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig01large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig02.jpg"> Figure 2 : Câbles de haute qualité et de stabilité progressive attachés à deux ports VNA. Les câbles sont fixés au panneau avant de la VNA à l’aide d’un 8 in.lbf. Dynamométrique. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig02large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig03.jpg"> Figure 3 : Nettoyage des connecteurs. (A) Nettoyage du conducteur intérieur, (B) nettoyage du conducteur externe et des fils, et (C) souffler doucement le séchage du connecteur à l’aide d’air comprimé. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig03large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig04.jpg"> Figure 4 : Une clé de couple de 12 in.lbf pour les connecteurs de type N. Cette clé est utilisée pour resserrer les connexions entre les câbles VNA et DUT. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig04large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig05.jpg"> Figure 5 : Kit d’étalonnage de type N. Voici un kit d’étalonnage contenant des normes ouvertes, courtes, de charge et de travers utilisées pour calibrer les erreurs dans l’ANV. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig05large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig06.jpg"> Figure 6 : Normes d’étalonnage de type N. Photographies des normes d’étalonnage masculine et féminine utilisées dans l’étalonnage. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig06large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig07.jpg"> Figure 7 : Module d’étalonnage électronique. Une photographie d’un module d’étalonnage électronique. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig07large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig08.jpg"> Figure 8 : Contrôle d’étalonnage thru après l’étalonnage sur une parcelle de magnitude log en fonction de la fréquence dans GHz. La valeur du thru est de 0,01 dB à une fréquence de 1,8 GHz. Cela montre la valeur du thru en fonction de la fréquence dans GHz après l’étalonnage. Le thru est utilisé comme un contrôle d’étalonnage pour s’assurer que l’étalonnage est valide. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig08large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig09.jpg"> Figure 9 : Explication du graphique Smith. Des emplacements réels et imaginaires de valeur d’impedance pour les obstacles standard sont indiqués dans la figure de gauche, et les valeurs de magnitude d’impedance sont indiquées dans la figure de droite17. Ce dessin de Smith Chart montre à la fois l’impédance réelle et imaginaire à gauche et l’ampleur de l’obstacle à droite. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig09large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig10.jpg"> Figure 10 : filtre RF inséré entre les ports 1 et 2. Une photographie d’un filtre RF inséré entre les ports 1 et 2 à l’extrémité des câbles VNA pendant les mesures. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig10large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig11.jpg"> Figure 11 : Perte d’insertion mesurée et 3 points dB pour le filtre RF avec les spécifications fournies dans la figure 9. Il s’agit d’une capture d’écran de la VNA lors de la mesure du filtre RF qui est montré dans la figure 10. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig11large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig12.jpg"> Figure 12 : Mesure de l’atténuation de 10 dB qui ne fait pas partie de ses spécifications. La valeur mesurée est de -22,70 dB à 1,7 GHz et sa spécification est de 10 dB à 0,5 dB. On y voit également la mesure d’un atténuation de 10 dB qui n’est plus dans ses spécifications. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig12large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig13.jpg"> Figure 13 : Mesure de 10 dB atténué dans ses spécifications. La valeur mesurée était de -9,88 dB. On y voit également la mesure d’un atténuation de 10 dB qui est dans ses spécifications. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig13large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60874/60874fig14.jpg"> Figure 14 : Mesure du câble coaxial de 36 pi (11 m) avec une valeur d’atténuation spécifiée de 0,05 dB/pi. On s’attendait à ce que la perte sur la longueur du câble soit de 1,8 dB, ce qui est compatible avec la valeur mesurée de -1,9 dB à 1,87 GHz. La mesure d’un câble montrant que la perte mesurée est également dans les spécifications du fabricant. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60874/60874fig14large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>

Ce protocole décrit les meilleures pratiques pour calibrer un analyseur de réseau vectoriel avant l’utilisation comme un instrument précis, destiné à mesurer les composants d’un système de mesure de propagation de la radiofréquence.

Calibration de Vector Network Analyzer pour les mesures dans les canaux de propagation des fréquences radio

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

Il est difficile de faire de bonnes mesures. Cette procédure aidera à développer de bonnes pratiques de mesure. Lorsque ce protocole sera suivi, les VNA débougeront et caractériseront les appareils et systèmes RF avec précision.VNAs sont le moyen le plus précis de mesurer un dispositif ou un système RF. La théorie derrière cette technique est bien établie et suivre ce protocole fournira des résultats cohérents et reproductibles. Savio Tran, un collègue de mon laboratoire, démontrera la procédure.Avant d’entreprendre une mesure, rassemblez tous les composants du système de mesure de propagation, y compris les câbles, amplificateurs, filtres, appareils à l’essai et autres composants pertinents. Notez que les normes féminines qui ont un port inséparable pour le port mâle sur le câble seront utilisées dans cet étalonnage. Au moins une demi-heure avant la mesure, allumez le VNA et appuyez sur le bouton prédéfinie.Inspectez visuellement tous les câbles et connecteurs à la recherche de signes évidents d’usure tels que des entailles, des bosselures et des fils de connecteur imparfaits et nettoyez les connecteurs sur tous les appareils et les extrémités du câble. Avant leur connexion, alignez les câbles VNA avec les ports un et deux et l’appareil à l’essai et serrez les câbles connectés à la main. Si peu ou pas de résistance est ressentie, serrez-vous avec une clé de couple de 12 pouces livres pour les connexions de type N.Pour définir la plage de fréquences VNA, ouvrez le menu stimulus et sélectionnez la fréquence. Réglez la fréquence de départ à 1 700 mégahertz et la fréquence d’arrêt à 1 900 mégahertz. Pour définir le type de mesure, sélectionnez la réponse, la mesure et le S21.Pour régler et ajuster la puissance du port, sélectionnez le stimulus, la puissance, la puissance et ajustez la puissance du port à zéro dbm. Pour définir et ajuster les paramètres de balayage, sélectionnez le stimulus, balayez et balayez la configuration, et balayez les pas. Réglez le temps de vie à zéro microsecondes.Pour définir et ajuster le mode de moyenne, sélectionnez la réponse et la moyenne et réglez la bande passante de fréquence intermédiaire à un kilohertz. Pour définir le format de données d’affichage, sélectionnez la réponse, le format et le fichier mag. Sélectionnez ensuite stimulus, balayage, nombre de points et 1601 pour définir le nombre de points de données dans la trace affichée.Pour effectuer un étalonnage manuel, sélectionnez la réponse, cal, commencez l’étalonnage, l’assistant d’étalonnage et l’étalonnage non guidé. Sélectionnez deux ports à courte charge ouverte à travers la sélection de type cal et sélectionnez le kit d’étalonnage approprié afin qu’une valeur précise des normes dans le kit d’étalonnage spécifique soit connue. Cliquez ensuite.Fixez une norme d’étalonnage ouverte au câble fixé au port 1 et fixez une norme d’étalonnage courte au câble attaché au port deux. Pour effectuer une mesure de l’ouverture ci-jointe, sur le premier port, sélectionnez ouvert et tapez N50 femelle ouverte. Une trace apparaîtra.Pour effectuer une mesure du short ci-joint sur le port deux, sélectionnez court et type N50 femelle court. Une trace apparaîtra. Après la deuxième mesure, échangez les normes d’étalonnage entre les ports.Et sur le port un, sélectionnez court et type N50 femelle court pour mesurer le court sur le port un. Une trace apparaîtra. Pour mesurer l’ouverture sur le port deux, sur le port deux, sélectionnez ouvert et type N50 femelle ouverte.Ensuite, remplacez le court-métrage du port un par une charge à large bande. Et sur le port 1, sélectionnez les charges et tapez la charge à large bande N50 pour mesurer la charge sur le port un. Une trace apparaîtra.Une fois la mesure terminée, retirez l’ouverture du port deux et de la charge à large bande du premier port et transférez la charge à large bande du port un au port deux. Placez l’ouverture du port 2 sur le port 1 pour éviter les signaux de fuite. Et sur le port deux, sélectionnez les charges et tapez la charge à large bande N50.Une trace apparaîtra. Insérez une norme d’étalonnage à travers entre les câbles attachés aux ports un et deux et sélectionnez à travers pour mesurer la norme d’étalonnage à travers. De multiples traces apparaîtront.Une fois que toutes les normes ont une marque de contrôle au-dessus d’eux, sélectionnez ensuite et enregistrer en tant qu’utilisateur CalSet. Ensuite, entrez un nom pour l’étalonnage et cliquez sur enregistrer. Pour vérifier l’étalonnage, connectez un adaptateur à travers sans signes évidents d’usure aux câbles entre les ports un et deux et sélectionnez la réponse, l’échelle, l’échelle, et réglez la division à 0,1 décibel.Pour mesurer la perte d’insertion de l’thru, sélectionnez le menu de stimulus, la gâchette et le single. Un seul balayage apparaîtra sur la plage de fréquences. Une fois que le thru a été vérifié, sélectionnez la réponse, l’échelle et l’échelle pour retourner la valeur par division à 10 décibels.Pour mesurer S11, sélectionnez menu de relance, déclencheur et unique, et sélectionnez la réponse, la mesure et le S11. Pour mesurer les composants et les pertes du système, connectez d’abord l’appareil testé à l’VNA et sélectionnez la réponse, la mesure et le S21. Pour mesurer l’appareil à l’essai, sélectionnez le menu stimulus, le déclencheur et le single, sélectionnez le fichier et enregistrez les données afin d’enregistrer les données sous forme de traces affichées fichier trace de format.Définissez la portée des traces affichées, le format au format affiché, et choisissez un type de sensation de CSV ou s2p qui enregistre les deux paramètres du port S. Pour vérifier et analyser les résultats des tests d’un filtre bandpass, sélectionnez l’analyse des marqueurs, la recherche de marqueurs et le maximum pour trouver la perte d’insertion du filtre. Sélectionnez l’analyse des marqueurs, le marqueur, le marqueur et réglez le stimulus pour le marqueur un à 1 802 mégahertz pour définir la fréquence centrale du filtre mesuré.À partir du menu dropdown, sélectionnez le marqueur deux et cochez la case on, déplaçant le bouton pour abaisser la fréquence du marqueur au point qui est de trois décibels en dessous de la perte mesurée à la fréquence centrale. Sélectionnez référence et cochez la case on. Sélectionnez ensuite le marqueur trois, cochez la case on et cochez la case marqueur delta.Réglez ensuite le stimulus pour le marqueur trois au point où le delta trois est le plus proche de zéro. La bande passante de trois décibels du filtre sera affichée par delta trois. Si un étalonnage manuel n’est pas sélectionné, sélectionnez l’option d’étalonnage électronique et fixez le kit d’étalonnage électronique aux câbles entre les ports un et deux.Sélectionnez la réponse, l’étalonnage, commencez l’étalonnage, l’assistant d’étalonnage et utilisez l’étalonnage électronique. Sélectionnez deux étalonnages électroniques de port et le module approprié et la caractérisation et cliquez ensuite. Cliquez ensuite sur mesure pour mesurer les normes d’étalonnage.À la fin de l’étalonnage, cliquez sur enregistrer en tant qu’utilisateur CalSet pour enregistrer les données d’étalonnage. Dans cette analyse représentative, le filtre a été mesuré après consultation des spécifications du fabricant. Comme on l’a observé, la perte d’insertion a été identifiée ainsi que les trois points de décibels.Voici une mesure d’un atténuateur endommagé de 10 décibels qui a été mesuré à moins 22,70 décibels. À titre de comparaison, dans ce chiffre, la mesure d’un bon atténuateur de 10 décibels peut être observée. Notez que la valeur mesurée se trouve dans la fourchette spécifiée de moins 9,5 à moins 10,5 décibels sur l’ensemble de la bande passante de 1 700 à 1 900 mégahertz.La perte de câble est une autre mesure importante fréquemment effectuée dans les mesures de radiofréquence. Par exemple, dans cette analyse, la perte mesurée était de moins 1,88 décibels à une fréquence de 1 750 mégahertz. Assurez-vous de toujours vérifier que vous avez un bon étalonnage avant de continuer à prendre des mesures et de vérifier les paramètres de mesure avec la feuille de spécifications après avoir mesuré un appareil.L’utilisation de bonnes pratiques de mesure avec un VNA sur le dessus du banc se traduit par des mesures fiables et précises sur d’autres appareils et dans des environnements complexes.

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