izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2024-7-4-13izmertech-2194Research ArticleГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭТАЛОНЫSTATE STANDARDSГосударственный первичный эталон единиц комплексного коэффициента отражения и комплексного коэффициента передачи в волноводных трактах в диапазоне частот от 2,14 до 178,4 ГГц ГЭТ 219-2024State primary standard of units of complex reflection coefficient and complex transmission coefficient in waveguide paths in the frequency range from 2.14 to 178.4 GHz GET 219-2024https://orcid.org/0009-0005-1407-6764БондаренкоА. С.BondarenkoA. S.

Александр Сергеевич Бондаренко

г. п. Менделеево, Московская обл.

Alexander S. Bondarenko 

Mendeleevo, Moscow region

bondarenko@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8695-7265БоровковА. С.BorovkovA. S.

Александр Сергеевич Боровков

г. п. Менделеево, Московская обл.; Зеленоград, Москва

Alexander S. Borovkov

Mendeleevo, Moscow region; Zelenograd, Moscow

alex101787@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3148-7336МалайИ. М.MalayI. M.

Иван Михайлович Малай

г. п. Менделеево, Московская обл.; Зеленоград, Москва

Ivan M. Malay

Mendeleevo, Moscow region; Zelenograd, Moscow

malay@vniiftri.ruСемёновВ. А.SemyonovV. A.

 Вадим Анатольевич Семёнов

г. п. Менделеево, Московская обл.

Vadim A. Semyonov

Mendeleevo, Moscow region

smnv@vniiftri.ruВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияRussian Metrological Institute of Technical Physics and Radio EngineeringRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений; Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники»РоссияRussian Metrological Institute of Technical Physics and Radio Engineering; National Research University of Electronic TechnologyRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений; Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники»РоссияRussian Metrological Institute of Technical Physics and Radio Engineering; National Research University of Electronic TechnologyRussian Federation20240509202407413Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20242024ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2194

Измерение комплексных коэффициентов отражения и комплексных коэффициентов передачи радиотехнических устройств в волноводных трактах широко применяется в радиолокации и радионавигации при разработке, производстве, испытаниях и эксплуатации сверхвысокочастотных устройств и узлов. Данные параметры характеризуют качество согласования приёмопередающих трактов на сверхвысоких частотах. До введения в эксплуатацию Государственного первичного эталона единиц комплексного коэффициента отражения и комплексного коэффициента передачи в волноводных трактах в диапазоне частот от 2,14 до 178,4 ГГц ГЭТ 219-2024 метрологическая прослеживаемость единиц комплексного коэффициента отражения и комплексного коэффициента передачи в волноводных трактах обеспечивалась к рабочим эталонам 1980-х гг. Диапазоны рабочих частот и уровень автоматизации устаревших эталонов не соответствовали современным требованиям и не в полной мере обеспечивали решение современных измерительных задач. С целью обеспечения единства измерений комплексных коэффициентов отражения и комплексных коэффициентов передачи разработан и утверждён Государственный первичный эталон единиц комплексного коэффициента отражения и комплексного коэффициента передачи в волноводных трактах в диапазоне частот от 2,14 до 178,4 ГГц ГЭТ 219-2024. Эталон обеспечивает воспроизведение, хранение и передачу единиц комплексного коэффициента отражения и комплексного коэффициента передачи в 16 отечественных и 22 зарубежных волноводных трактах. Приведены структурная схема, технические и метрологические характеристики ГЭТ 219-2024. Результаты исследований подтвердили, что ГЭТ 219-2024 имеет сопоставимые метрологические характеристики с эталонами национальных метрологических институтов других стран.

Measurement of complex reflection coefficients and complex transmission coefficients of radio engineering devices in waveguide paths is widely used in radar and radio navigation in the development, production, testing and operation of microwave devices and components. These parameters characterize the quality of matching of transmit-receive paths at ultra-high frequencies. Before the introduction of the State primary standard of units of complex reflection coefficient and complex transmission coefficient in waveguide paths in the frequency range from 2.14 to 178.4 GHz GET 219-2024, metrological traceability of units of complex reflection coefficient and complex transmission coefficient in waveguide paths was ensured to the working standards developed in the 1980s. The operating frequency ranges and automation level of outdated standards did not meet modern requirements and did not fully provide a solution to modern measuring tasks. In order to ensure the uniformity of measurements of complex reflection coefficients and complex transmission coefficients, the State primary standard of units of complex reflection coefficient and complex transmission coefficient in waveguide paths in the frequency range from 2.14 to 178.4 GHz has been developed and approved. The standard provides reproduction, storage and transmission of units of complex reflection coefficient and complex transmission coefficient in 16 domestic and 22 foreign waveguide paths. The block diagram, technical and metrological characteristics of the standard are given. The research results confirmed that standard has comparable metrological characteristics with the standards of national metrological institutes of other countries.

эталонкомплексный коэффициент отражениякомплексный коэффициент передачивекторный анализатор цепейволноводный трактstandardcomplex reflection coefficientcomplex transmission coefficientvector network analyzerwaveguide pathReferencesСамойлов А. Г., Самойлов С. А. Концепция согласования радиопередающих устройств с нагрузками. T-COMM: Телекоммуникации и транспорт, 7(9), 127–131 (2013). https://elibrary.ru/rtubarSamoilov A. G., Samoilov S. A. The concept of matching radio transmitting devices with loads. T-COMM: Telecommunications and Transportation, 7(9), 127–131 (2013). (In Russ.) https://elibrary.ru/rtubarКоудельный А. В., Малай И. М., Перепёлкин В. А., Чирков И. П. Исследование волноводного микрокалориметрического компаратора для диапазона частот 75,0-118,1 ГГц. Материалы XII Всероссийской научно-технической конференции «Метрология в радиоэлектронике», Менделеево, 21–23 сентября 2021, c. 181–186, ВНИИФТРИ, Менделеево (2021).Koudelny A. V., Malay I. M., Perepyolkin V. A., Chirkov I. P. Study of a waveguide microcalorimetric comparator for the frequency range 75.0-118.1 GHz. Materials of the XII All-Russian Scientific and Technical Conference “Metrology in Radio Electronics”, September 21–23, 2021, Mendeleevo, pp. 181–186, VNIIFTRI, Mendeleevo (2021). (In Russ.)Коудельный А. В., Малай И. М., Перепёлкин В. А., Чирков И. П. Рабочий эталон единицы мощности электромагнитных колебаний в диапазоне частот 37,5–220 ГГц. Измерительная техника, (1), 52–57 (2020). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-1-52-57Koudelny A. V., Malay I. M., Perepelkin V. A., Chirkov I. P. Working standard of the unit of power of electromagnetic oscillations in the frequency range 37.5–220 GHz. Measurement Techniques, 63(1), 53–58 (2020). https://doi.org/10.1007/s11018-020-01749-5Семёнов В. А., Коудельный А. В., Перепёлкин В. А., Чирков И. П. Перспективы развития эталонов в области измерений мощности СВЧ в радиочастотных трактах. Альманах современной метрологии, (2(18)), 46–64 (2019). https://elibrary.ru/yoftugSemenov V. A., Koudelny A. V., Perepelkin V. A., Chirkov I. P. Prospects for the development of standards in the field of measurements of microwave power in radio frequency paths. Almanac of Modern Metrology, (2(18)), 46–64 (2019). (In Russ.) https://elibrary.ru/yoftugКузнецов И. В., Малай И. М., Семёнов В. А. Состояние и перспективы развития методов воспроизведения единиц комплексного коэффициента отражения и передачи в волноводных трактах. Материалы XI Всероссийской научно-технической конференции «Метрология в радиоэлектронике», Менделеево, 19–21 июня 2018, т. 2, c. 75–82, ВНИИФТРИ, Менделеево (2018). https://elibrary.ru/xwkyklKuznetsov I. V., Malay I. M., Semenov V. A. State and prospects for the development of methods for reproducing units of complex reflection and transmission coefficient in waveguide paths. Materials of the XI All-Russian Scientific and Technical Conference “Metrology in Radio Electronics”, Mendeleevo, June 19–21, 2018, vol. 2, pp. 75–82, VNIIFTRI, Mendeleevo (2018). (In Russ.) https://elibrary.ru/xwkyklБондаренко А. С., Боровков А. С., Малай И. М., Семёнов В. А. Методика определения метрологических характеристик эталонных мер единицы комплексного коэффициента отражения в волноводных трактах миллиметрового диапазона длин волн. Измерительная техника, (1), 58–62 (2020). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-1-58-62Bondarenko A. S., Borovkov A. S., Malai I. M., Semenov V. A. Methodology for determining metrological characteristics of reference measures of a unit of complex reflection coefficient in waveguide paths of the millimeter wavelength range. Measurement Techniques, 63(1), 59–64 (2020). https://doi.org/10.1007/s11018-020-01750-yБондаренко А. С., Боровков А. С., Малай И. М., Семёнов В. А. Исследование погрешности воспроизведения единицы комплексного коэффициента отражения в волноводных трактах. Материалы XII Всероссийской научно-технической конференции «Метрология в радиоэлектронике», Менделеево, 21–23 сентября 2021, с. 206–212, ВНИИФТРИ, Менделеево (2021). https://elibrary.ru/lxnnhzBondarenko A. S., Borovkov A. S., Malay I. M., Semenov V. A. Study of error of reproduction of unit of complex reflection coefficient in waveguide paths. Materials of the XII All-Russian Scientific and Technical Conference “Metrology in Radio Electronics”, Mendeleevo, September 21–23, 2021, pp. 206–212, VNIIFTRI, Mendeleevo (2021). (In Russ.) https://elibrary.ru/lxnnhzБоровков А. С. Автоматизированная установка для измерения комплексных коэффициентов отражения и передачи с помощью векторного анализатора цепей. Метрология в XXI веке. Материалы V научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и специалистов, Менделеево, 23 марта 2017, с. 64–66, ВНИИФТРИ, Менделеево (2018). https://elibrary.ru/yqlgktBorovkov A. S. Automated installation for measuring complex reflection and transmission coefficients using a vector circuit analyzer. Metrology in the 21st century. Materials of the V Scientific and Practical Conference of Young Scientists, Graduate Students and Specialists, Mendeleevo, March 23, 2017, pp. 64–66, VNIIFTRI, Mendeleevo (2018). (In Russ.) https://elibrary.ru/yqlgktБоровков А. С. Оценка метрологических характеристик мер комплексных коэффициентов отражения и передачи по результатам измерений их геометрических размеров. Метрология в XXI веке. Материалы VII научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и специалистов, Менделеево, 21 марта 2019, с. 127–131, ВНИИФТРИ, Менделеево (2019). https://elibrary.ru/bxjvkdBorovkov A.S. Assessment of metrological characteristics of measures of complex reflection and transmission coefficients based on the results of measurements of their geometric dimensions. Metrology in the 21st century. Materials of the VII Scientific and Practical Conference of Young Scientists, Graduate Students and Specialists, Mendeleevo, March 21, 2019, pp. 127–131, VNIIFTRI, Mendeleevo (2019). (In Russ.) https://elibrary.ru/bxjvkdНабиев Р. М., Боровков А. С. Оценка погрешности воспроизведения единицы комплексного коэффициента отражения в волноводных трактах из-за неопределенности измерений геометрических размеров эталонных мер. Метрология в XXI веке. Материалы VIII научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и специалистов, Менделеево, 6 февраля 2020, с. 243–244, ВНИИФТРИ, Менделеево (2020). https://elibrary.ru/rnqrnjNabiev R. M., Borovkov A. S. Estimation of error of reproduction of the unit of complex reflection coefficient in waveguide paths due to uncertainty of measurements of geometrical dimensions of reference measures. Metrology in the 21st century. Materials of the VIII Scientific and Practical Conference of Young Scientists, Graduate Students and Specialists, Mendeleevo, February 6, 2020, pp. 243–244, VNIIFTRI, Mendeleevo (2020). (In Russ.) https://elibrary.ru/rnqrnjБондаренко А. С., Боровков А.С., Малай И. М., Семёнов В. А. Методика определения погрешности воспроизведения единицы комплексного коэффициента отражения в волноводных трактах. Измерительная техника, (11), 55–59 (2021). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-11-55-59Bondarenko A. S., Borovkov A. S., Malay I. M., Semenov V. A. Methodology for determining the error in reproducing a unit of complex reflection coefficient in waveguide paths. Measurement Techniques, 64(11), 922–927 (2022). https://doi.org/10.1007/s11018-022-02022-7Дансмор Джоэль П. Настольная книга инженера. Измерения параметров СВЧ-устройств с использованием передовых методик векторного анализа цепей. Пер. с англ. Под ред. Харитонова Е. Ю., Андронова Е. В., Бондаренко А. С. Техносфера, Москва (2018).Dunsmore Joel P. Engineer’s Handbook. Microwave device measurements using advanced vector chain analysis techniques. Translated from English, Ed. Kharitonova E. Yu., Andronova E. V., Bondarenko A. S. Technosphere, Moscow (2018). (In Russ.)Хибель М. Основы векторного анализа цепей. Под ред. Сазонова Д. М., Филипп У. Издательский дом МЭИ, Москва (2018).Hibel M. Fundamentals of vector chain analysis. Ed. Sazonova D. M., Philip W. S. MPEI Publishing House, Moscow (2018). (In Russ.)Jargon J., Williams D., Stelson A., Long C., Hagerstrom A., Hale P., Stoup J., Stanfield E. and Ren W. Physical Models and Dimensional Traceability of WR15 Rectangular Waveguide Standards for Determining Systematic Uncertainties of Calibrated Scattering-Parameters. Technical Note (NIST TN), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD (2020). https://doi.org/10.6028/NIST.TN.2109Jargon J., Williams D., Stelson A., Long C., Hagerstrom A., Hale P., Stoup J., Stanfield E. and Ren W. Physical Models and Dimensional Traceability of WR15 Rectangular Waveguide Standards for Determining Systematic Uncertainties of Calibrated Scattering-Parameters. Technical Note (NIST TN), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD (2020). https://doi.org/10.6028/NIST.TN.2109Губа В. Г., Ладур А. А., Савин А. А. Классификация и анализ методов калибровки векторных анализаторов цепей. Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, (2-1(24)), 149–155 (2011). https://elibrary.ru/opmbjnGuba V. G., Ladur A. A., Savin A. A. Classification and analysis of calibration methods for vector network analyzers. Proceedings of TUSUR University, (2-1(24)), 149–155 (2011). (In Russ.) https://elibrary.ru/opmbjnRidler N., Salter M., Goy P., Caroopen S., Watts J., Clarke R., Stanec J. Inter-laboratory comparison of reflection and transmission measurements in WR-06 waveguide (110 GHz to 170 GHz). 75th ARFTG Microwave Measurement Conference (2010). https://doi.org/10.1109/arftg.2010.5496330Ridler N., Salter M., Goy P., Caroopen S., Watts J., Clarke R., Stanec J. Inter-laboratory comparison of reflection and transmission measurements in WR-06 waveguide (110 GHz to 170 GHz). 75th ARFTG Microwave Measurement Conference (2010). https://doi.org/10.1109/arftg.2010.5496330.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.