Wattmètre R&S NRP170TWG avec gamme de mesure entièrement traçable jusqu'à 170 GHz.

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Travail de pionnier dans la bande D

Pourquoi les wattmètres RF calibrés sont-ils si importants.

Si de nouvelles bandes de fréquence doivent être utilisées commercialement, elles auront besoin de wattmètres RF calibrés. Le R&S NRP170TWG a été présenté en 2023 et est le seul instrument sur le marché qui puisse être utilisé pour calibrer la bande D. Rohde & Schwarz propose dorénavant également des étalons de transfert pour la bande D afin que les instituts de métrologie nationaux puissent tracer et transférer des mesures de puissance RF.

La bande D couvre la gamme de fréquence de 110 GHz à 170 GHz. Les départements R&D chez les fabricants d'appareils mobiles et dans l'industrie automobile sont actuellement très intéressés par cette gamme. Les capteurs radar qui utilisent la bande D peuvent générer une résolution spatiale plus importante qu'il n'était possible auparavant. Dans le secteur des communications mobiles, la bande D est un candidat prometteur pour la 6G.

Pourquoi la traçabilité est-elle importante ?

Puisque les produits disponibles pour le marché de la bande D ne seront pas disponibles avant un certain temps, les bases relatives à l'approbation du marché doivent être posées beaucoup plus tôt. Des wattmètres RF calibrés sont nécessaires afin de s'assurer que la puissance émise reste dans les limites légales. Une norme doit être créée et mise à la disposition des fabricants d'équipements de test, ce qui leur permettrait de calibrer des échelons de mesure pour les wattmètres et les rendrait traçables selon une norme de référence nationale. Cette création très complexe et coûteuse d'une norme a été achevée pour la bande D en 2023.

Fig. 1 : Wattmètre RF thermique R&S NRP170TWG

Le R&S NRP170TWG tient dans la paume de la main et ne pèse que quelques centaines de grammes.

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Rohde & Schwarz était partenaire du projet Européen commun. L'entreprise a travaillé avec l'institut de métrologie national (PTB) allemand et d'autres instituts de métrologie nationaux. Les wattmètres R&S NRP170TWG sont également calibrés pour la bande D. Les appareils sont les seuls wattmètres RF disponibles dotés d'une gamme de mesure calibrée pour les fréquences au-delà de 110 GHz.

Brièvement sur le R&S NRP170TWG

Qu'est ce que le R&S NRP170TWG ?

Le rôle de Rohde & Schwarz dans la hiérarchie de la calibration

La Fig. 2 illustre le principe international soulignant la hiérarchie de calibration et la chaîne de calibration.

En tant qu'institut de métrologie national allemand, le PTB s'assure que les principales grandeurs mesurées puissent être vérifiées avec une précision extrêmement élevée. Le PTB maintien des instruments de test haute précision et un équipement pour la surveillance de l'environnement de mesure. Les deux regroupés constituent la norme nationale. Dans le cas de puissance RF, la norme nationale se compose d'un wattmètre RF et d'un micro-calorimètre. Pour plus d'informations et découvrir comment Rohde&Schwarz trace des mesures de puissance RF, voir [1] et [2].

Fig. 2 : Hiérarchie de calibration de base et chaîne de calibration.

À grands frais, les agences gouvernementales travaillent pour produire des normes nationales extrêmement précises pour les principales grandeurs mesurées dérivées des quantités de base définies (unités SI). La précision de mesure est ensuite transférée vers des entreprises de fabrication via des laboratoires de calibration accrédités.

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Les laboratoires de calibration accrédités représentent le niveau suivant. En Allemagne, la Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) est responsable de ces accréditations. L'entreprise possède un réseau de plus de 600 laboratoires de calibration. Les laboratoires maintiennent des normes de référence (wattmètres RF avec précision de mesure dérivée de mesures basées sur la norme nationale et une incertitude de mesure documentée).

Dans ce principe, la précision de mesure est transférée de haut en bas de la hiérarchie de calibration ou de la chaîne de calibration. L'incertitude de mesure augmente légèrement avec chaque liaison supplémentaire dans la chaîne.

Rohde & Schwarz se trouve directement sous le PTB dans la hiérarchie de calibration. L'entreprise utilise des laboratoires de calibration accrédités à Memmingen, Munich et Cologne qui sont en charge de l'assurance de la traçabilité de l'étalon primaire national. Ces laboratoires sont des éléments clés dans notre infrastructure de calibration et une garantie de qualité industrielle.

Fonctionnalités spéciales de la norme de référence

Les étalons de référence dans les laboratoires de calibration accrédités doivent être compatibles avec les systèmes de calibration utilisés par les instituts de métrologie nationaux. Seuls des wattmètres passifs basés sur des thermistances ou une technologie comparable peuvent être utilisés comme un étalon de référence. Dans l'industrie, ce type de capteur n'a pas été utilisé pour des mesures RF depuis un certain temps. L'excellente stabilité sur le long terme des thermistances signifie qu'elles sont encore utilisées par les instituts de métrologie nationaux.

Étalons de transfert du R&S NTS170TWG dans le micro-calorimètre à l'institut de métrologie national de Braunschweig

Deux étalons de transfert R&S NTS170TWG sont utilisés pour des mesures dans le micro-calorimètre à l'institut de métrologie national de Braunschweig conformément au principe de substitution DC. Seul le capteur actif est alimenté avec un signal de fréquence élevé, le capteur passif sert de référence.

Gros plan sur les étalons de transfert R&S NTS170TWG

Une mesure de température différentielle dans la gamme du millikelvin utilise une colonne thermique (série de commutation des contacts thermiques) afin de déterminer l'efficacité du capteur de puissance. Les étalons de transfert sont adaptés pour une régression primaire dans le micro-calorimètre grâce à leur structure.

Deux étalons de transfert R&S NTS170TWG sont utilisés pour des mesures dans le micro-calorimètre à l'institut de métrologie national de Braunschweig conformément au principe de substitution DC. Seul le capteur actif est alimenté avec un signal de fréquence élevé, le capteur passif sert de référence.

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Une mesure de température différentielle dans la gamme du millikelvin utilise une colonne thermique (série de commutation des contacts thermiques) afin de déterminer l'efficacité du capteur de puissance. Les étalons de transfert sont adaptés pour une régression primaire dans le micro-calorimètre grâce à leur structure.

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Rohde & Schwarz est l'un des quelques fabricants au monde qui produit des wattmètres RF thermos-électriques qui soient adaptés au traçage des grandeurs mesurées de puissance RF. De tels étalons de transfert peuvent être utilisés comme étalons de référence par les laboratoires de calibration accrédités. Rohde & Schwarz propose dorénavant ces étalons de transfert pour la bande D. L'entreprise apporte une solide contribution à l'assurance qualité et à la commercialisation de nouvelles bandes de fréquence pour des applications telle que la radio mobile.

Autres articles concernant la traçabilité des grandeurs mesurées RF

[1] Traçabilité des grandeurs mesurées RF. Judaschke, R., NEWS 199 (2009), pp. 28-33. Interview de l'institut de métrologie national Allemand (PTB).

[2] Calibration des grandeurs mesurées de puissance RF chez Rohde & Schwarz. Rösel, G., NEWS 199 (2009), pp. 34-37.

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