Модули расширения частотного диапазона 50–178,4 ГГц для векторных анализаторов цепей

Современные исследования и разработка аппаратуры сверхвысокочастотного диапазона требуют метрологического измерительного оборудования с динамическим диапазоном измерений более 100 дБ и возможностью перестройки выходной мощности. Разработаны и изготовлены модули расширения частотного диапазона серии ВЕКТОР для векторных анализаторов цепей. Модули расширения частотного диапазона серии ВЕКТОР работают в частотных диапазонах 50–75; 53,57–78,33; 75–110; 78,33–118,1; 110–170 и 118,1–178,4 ГГц. Описана структурная схема разработанных модулей расширения частотного диапазона. Модули расширения частотного диапазона обеспечивают смещение верхней границы диапазона рабочих частот векторного анализатора цепей в случае его применения для измерений комплексных коэффициентов передачи и отражения (элементов матрицы рассеяния) многополюсников. Векторный анализатор цепей с подключёнными к нему модулями расширения частотного диапазона образуют единую измерительную систему. Исследование характеристик модулей расширения частотного диапазона серии ВЕКТОР показало, что модули ВЕКТОР для частотных диапазонов 50–75; 75–110; 110–170 ГГц имеют типичную выходную мощность и рабочий динамический диапазон соответственно 15 дБм (31,6 мВт) и 125 дБ; 11 дБм (12,6 мВт) и 120 дБ; 1 дБм (1,3 мВт) и 110 дБ.
Разработанные модули расширения частотного диапазона совместимы как с отечественными векторными анализаторами цепей, так и с зарубежными аналогами производства фирм Rohde&Schwarz GmbH&Co KG (г. Мюнхен, Германия) и Keysight Technologies (г. Санта-Роза, США). Сравнительный анализ представленных в работе модулей расширения частотного диапазона с модулями расширения частотного диапазона фирмы Virginia Diodes (г. Шарлотсвилл, США) серии WR15VNA и фирмы Ceyear Technologies серии 3643NA (г. Циндао, Китай) показал, что выходная мощность и динамический диапазон измерений разработанных устройств не уступают характеристикам зарубежных аналогов. К основным областям применения векторных анализаторов цепей с модулями расширения частотного диапазона относятся проверка, настройка и разработка различных радиотехнических устройств в условиях промышленного производства и лабораторий, в том числе в составе автоматизированных измерительных стендов.

1. Maiwald T., Li T., Hotopan G.-R. et al. A review of integrated systems and components for 6G wireless communication in the D-band. Proc. IEEE, 111(3), 220–256 (2023). https://doi.org/10.1109/JPROC.2023.3240127 ; https://elibrary.ru/vntccf

2. Filippi A., Martinez V., Vlot M. Spectrum for automotive radar in the 140GHz band in Europe. Proc. 19th European Radar Conference, 1–4 (2022). https://doi.org/10.23919/EuRAD54643.2022.9924643

3. Braun T. T., Schöpfel J., Kwiatkowski P., Schweer C., Pohl N. Expanding the capabilities of automotive radar for bicycle detection with harmonic RFID tags at 79/158GHz. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 71(1), 320–329 (2023). https://doi.org/10.1109/TMTT.2022.3219541 ; https://elibrary.ru/jnzcoz

4. Sheen D. M., McMakin D. L., Hall T. E., Severtsen R. H. Active millimeter-wave standoff and portal imaging techniques for personnel screening. 2009 IEEE Conference on Technologies for Homeland Security, 440–447 (2009). https://doi.org/10.1109/THS.2009.5168070

5. Tzydynzhapov G., Gusikhin P., Muravev V., Dremin A., Nefyodov Y., Kukushkin I. New Real-Time Sub-Terahertz Security Body Scanner. Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 41, 632–641 (2020). https://doi.org/10.1007/s10762-020-00683-5 ; https://elibrary.ru/ahfkhc

6. Markelz A., Whitmire S., Hillebrecht J., Birge R. THz time domain spectroscopy of biomolecular conformational modes. Physics in Medicine and Biology, 47(21), 3739–3805 (2002). https://doi.org/10.1088/0031-9155/47/21/318 ; https://elibrary.ru/bfjdzv

7. Haring Bolivar P., Bruchereifer M., Nagel M., Kurz H., Bosserhoff A., Buttner R. Label-free probing of genes by timedomain terahertz sensing. Physics in Medicine and Biology, 47(21), 3815–3821 (2002). https://doi.org/10.1088/0031-9155/47/21/320 ; https://elibrary.ru/bfjeap

8. Nagel M., Haring Bolivar P., Brucherseifer M., Kurz H. Integrated THz technology for label-free genetic diagnostics. Applied Physics Letters, 80(1), 154–156 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1428619

9. Thrane L., Jacobsen R., Uhd Jepsen P., Keiding S. THz reflection spectroscopy of liquid water. Chemical Physics Letters, 240(4), 330–333 (1995). https://doi.org/10.1016/0009-2614(95)00543-D ; https://elibrary.ru/xrjptj

10. Woodward R. H., Wallace V. P., Pye R. J. Terahertz pulse imaging in reflection geometry of skin tissue using time domain analysis techniques. Proc. SPIE, 4625, 160–169 (2002). https://doi.org/10.1117/12.469785

11. Zinov’ev N., Fitzgerald A., Strafford S., Wood D., Carmichael F., Miles R., Smith M., Chamberlain J. Identification of tooth decay using terahertz imaging and spectroscopy. Twenty Seventh International Conference on Infrared and Millimeter Waves (2002). http://doi.org/10.1109/ICIMW.2002.1076060

12. Knobloch P., Schildknecht C., Kleine-Ostmann T. et al. Medical THz imaging: An investigation of histo-pathological samples. Physics in Medicine and Biology, 47(21), 3875–3884 (2002). http://doi.org/10.1088/0031-9155/47/21/327 ; https://elibrary.ru/bfjedh

13. Филиппов М. В., Махмутов В. С., Разумейко М. В. Научная аппаратура для космического эксперимента «СолнцеТерагерц»: исследование температурного эффекта ячейки Голея. Измерительная техника, 73(3), 20–25 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-3-20-25 ; https://elibrary.ru/qnblrd

14. Бондаренко А. С., Боровков А. С., Малай И. М., Семёнов В. А. 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. Измерительная техника, 73(7), 4–13 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-7-4-13 ; https://elibrary.ru/lvyhjz

15. Терентьев А. А., Лупанова Е. А., Никулин С. М., Петров В. В. Контроль параметров печатных полосковых линий в микроволновом диапазоне электромагнитных волн. Измерительная техника, 73(6), 57–63 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-6-55-61 ; https://elibrary.ru/diapsy

16. 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.2020-1-53-58 ; https://elibrary.ru/maahqq

17. Коудельный А. В., Малай И. М., Матвеев А. И., Перепелкин В. А., Чирков И. П. Государственный первичный эталон единицы мощности электромагнитных колебаний в диапазоне частот 37,5–118,1 ГГц ГЭТ 167-2021. Измерительная техника, (6), 3–8 (2022). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-6-3-8 ; https://elibrary.ru/qchujo

18. Коршунов В. А., Яшин А. В. Отечественное Радиоприборостроение. Часть. 3. О неотложных мерах по инновационному развитию отечественного радиоприборостроения и парка средств измерений. Датчики и системы, (5(180)), 23–30 (2014). https://elibrary.ru/qkunez

19. Павловский О. П., Черногубов А. В., Мальтер И. Г. Создание нового поколения радиоизмерительной аппаратуры миллиметрового диапазона. Измерительная техника, (11), 58–64 (2010). https://elibrary.ru/navmml