Medidor de potência R&S NRP170TWG com faixa de medição totalmente rastreável até 170 GHz.

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Pioneirismo na banda D

Por que os medidores de potência de RF calibrados são tão importantes.

Se novas bandas de frequência forem habilitadas para uso comercial, será necessário utilizar medidores de potência de RF calibrados. O R&S NRP170TWG foi lançado em 2023 e é o único instrumento no mercado que pode ser usado para calibrar a banda D. A Rohde & Schwarz agora também oferece padrões de transferência para a banda D, para que os institutos nacionais de metrologia possam rastrear e transferir medições de potência de RF.

A banda D abrange a faixa de frequência de 110 GHz a 170 GHz. Os departamentos de pesquisa e desenvolvimento dos fabricantes de dispositivos móveis e da indústria automotiva estão atualmente muito interessados nessa faixa. Os sensores de radares que utilizam a banda D podem gerar uma resolução espacial maior do que era possível anteriormente. No setor das comunicações móveis, a banda D é uma candidata promissora para o 6G.

Por que a rastreabilidade é importante?

Embora os produtos prontos para o mercado para a banda D não estejam disponíveis por enquanto, as bases para a aprovação de lançamento no mercado precisam ser estabelecidas muito antes. São necessários medidores de potência de RF calibrados para garantir que a potência de transmissão permaneça dentro dos limites legais. É necessário criar e disponibilizar aos fabricantes de equipamentos de teste um padrão que lhes permita calibrar escalas de medição para medidores de potência e torná-los rastreáveis em relação aos padrões de referência nacionais. A criação muito desafiadora e cara deste padrão foi concluída para a banda D em 2023.

Fig. 1: medidor de potência térmico de RF R&S NRP170TWG

O R&S NRP170TWG cabe na palma da mão e pesa apenas algumas centenas de gramas.

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A Rohde & Schwarz foi parceira no projeto conjunto europeu. A empresa trabalhou com o instituto nacional de metrologia Alemão (PTB) e outros institutos nacionais de metrologia. Os medidores de potência R&S NRP170TWG também foram calibrados para a banda D. Estes são os únicos medidores de potência de RF disponíveis com uma faixa de medição calibrada para frequências acima de 110 GHz.

Resumo sobre o R&S NRP170TWG

O que é o R&S NRP170TWG?

O papel da Rohde & Schwarz na hierarquia de calibração

A figura 2 ilustra o princípio internacional subjacente à hierarquia de calibração e à cadeia de calibração.

Como instituto nacional de metrologia Alemão (PTB) garante que as principais grandezas e dispositivos a serem medição possam ser verificados com extrema precisão. O PTB mantém equipamentos e instrumentos de teste de alta precisão para monitorar o ambiente de medição. Ambos juntos formam o padrão nacional. No caso da potência de RF, o padrão nacional consiste em um medidor de potência de RF e um microcalorímetro. Para obter mais informações e saber como a Rohde & Schwarz rastreia as medições de potência de RF, consulte os folhetos [1] e [2].

Fig. 2: hierarquia básica de calibração e cadeia de calibração.

Apesar do custo elevado, as agências governamentais trabalham para produzir padrões nacionais extremamente precisos para as principais grandezas e dispositivos a serem medidos, obtidos de quantidades básicas definidas (unidades do SI). A precisão da medição é então transferida para as empresas de fabricação por meio de laboratórios de calibração credenciados.

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Os laboratórios de calibração credenciados representam o próximo nível. Na Alemanha, a Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) é responsável por essas certificações. A empresa possui uma rede de mais de 600 laboratórios de calibração. Os laboratórios mantêm padrões de referência (medidores de potência de RF com uma precisão de medição obtida especificamente de medições baseadas no padrão nacional e incerteza de medição documentada).

Dessa forma, a precisão de medição é transferida desde o topo até a base da hierarquia de calibração ou cadeia de calibração. A incerteza de medição aumenta ligeiramente com cada ligação adicional na cadeia.

A Rohde & Schwarz está situada diretamente abaixo da PTB na hierarquia de calibração. A empresa opera laboratórios de calibração credenciados em Memmingen, Munique e Colônia, que têm a tarefa de garantir a rastreabilidade ao padrão primordial nacional. Esses laboratórios são um elemento fundamental na nossa infraestrutura de calibração e garantia de qualidade industrial.

Características especiais do padrão de referência

Os padrões de referência nos laboratórios de calibração credenciados devem ser compatíveis com os sistemas de calibração utilizados pelos institutos nacionais de metrologia. Apenas medidores de potência passivos baseados em termistores ou uma tecnologia semelhante podem ser usados como padrão de referência. Na indústria, esse tipo de sensor não é utilizado para medições de potência de RF há algum tempo. A excelente estabilidade a longo prazo dos termistores faz com que eles ainda sejam usados por institutos nacionais de metrologia.

Padrões de transferência do R&S NTS170TWG no microcalorímetro do Instituto Nacional de Metrologia em Braunschweig

Dois padrões de transferência do R&S NTS170TWG são utilizados para medições no microcalorímetro no Instituto Nacional de Metrologia em Braunschweig, em conformidade com o princípio de substituição de corrente contínua. Apenas o sensor ativo é alimentado com um sinal de alta frequência, o sensor passivo serve como referência.

Detalhe dos padrões de transferência do R&S NTS170TWG

Uma medição diferencial de temperatura na faixa de milikelvin utiliza uma coluna térmica (comutação em série de contatos térmicos) para determinar a eficiência do sensor de potência. Os padrões de transferência são adequados para regressão primária no microcalorímetro graças à sua estrutura.

Dois padrões de transferência R&S NTS170TWG são utilizados para medições no microcalorímetro no Instituto Nacional de Metrologia em Braunschweig, em conformidade com o princípio de substituição de corrente contínua. Apenas o sensor ativo é alimentado com um sinal de alta frequência, o sensor passivo serve como referência.

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Uma medição diferencial de temperatura na faixa de milikelvin utiliza uma coluna térmica (comutação em série de contatos térmicos) para determinar a eficiência do sensor de potência. Os padrões de transferência são adequados para regressão primária no microcalorímetro graças à sua estrutura.

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A Rohde & Schwarz é um dos poucos fabricantes em todo o mundo que produz medidores de potência de RF termoelétricos adequados para rastrear a potência de RF medida. Esses padrões de transferência podem ser usados como padrões de referência por laboratórios de calibração credenciados. A Rohde & Schwarz agora oferece esses padrões de transferência para a banda D. A empresa está contribuindo de forma significativa para garantir a qualidade e a comercialização de novas bandas de frequência para aplicações na indústria (por exemplo, nas comunicações móveis).

Mais informações sobre a rastreabilidade das grandezas de medição de RF

[1] «Traceability of RF measurands. Judaschke, R., NEWS 199 (2009), pp. 28-33. Guest article by Germany's national metrology institute (PTB).»

[2] «Calibration of the RF power measurand at Rohde & Schwarz. Rösel, G., NEWS 199 (2009), pp. 34-37.»

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