Misuratore di potenza R&S NRP170TWG con intervallo di misura completamente tracciabile fino a 170 GHz.

Tecnologia in azione

6G Settore automobilistico Wireless

Lavoro pionieristico nella banda D

Perché i misuratori di potenza RF calibrati sono così importanti.

Se nuove bande di frequenza devono essere utilizzate commercialmente, avranno bisogno di misuratori di potenza RF calibrati. Il misuratore R&S NRP170TWG è stato introdotto nel 2023 ed è l'unico strumento disponibile sul mercato che può essere utilizzato per calibrare la banda D. Rohde & Schwarz offre ora anche standard di trasferimento per la banda D, in modo che gli istituti nazionali di metrologia possano tracciare e trasferire le misure di potenza RF.

La banda D copre l'intervallo di frequenza da 110 GHz a 170 GHz. I dipartimenti di ricerca e sviluppo dei produttori di dispositivi mobili e dell'industria automobilistica sono attualmente molto interessati a questo intervallo di frequenze. I sensori radar che utilizzano la banda D possono garantire una risoluzione spaziale maggiore rispetto a quanto fosse possibile in precedenza. Nel settore delle comunicazioni mobili, la banda D è un candidato promettente per il 6G.

Perché la tracciabilità è importante?

Anche se i prodotti pronti per il mercato per la banda D non saranno disponibili per un po', le basi per l'approvazione sul mercato devono essere gettate molto prima. I misuratori di potenza RF calibrati sono necessari per assicurare che la potenza di trasmissione rimanga entro i limiti legali. È necessario creare uno standard e renderlo disponibile ai produttori di apparecchiature di collaudo che consenta loro di calibrare le scale di misura per i misuratori di potenza e renderle tracciabili agli standard di riferimento nazionali. Questa creazione di standard molto impegnativa e costosa è stata completata per la banda D nel 2023.

Fig. 1: Misuratore di potenza RF termico R&S NRP170TWG

Il misuratore di potenza R&S NRP170TWG è delle dimensioni di un palmo e pesa solo poche centinaia di grammi.

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Rohde & Schwarz è stata un partner nel progetto europeo congiunto. L'azienda ha collaborato con l'istituto nazionale di metrologia della Germania (PTB) e altri istituti nazionali di metrologia. I misuratori di potenza R&S NRP170TWG sono stati calibrati anche per la banda D. I misuratori sono gli unici misuratori di potenza RF disponibili con un intervallo di misura calibrato per frequenze superiori a 110 GHz.

Panoramica sul misuratore di potenza R&S NRP170TWG

Cos'è il misuratore di potenza R&S NRP170TWG?

Il ruolo di Rohde & Schwarz nella gerarchia della calibrazione

La Fig. 2 illustra il principio internazionale alla base della gerarchia di calibrazione e della catena di calibrazione.

In quanto istituto nazionale di metrologia della Germania, il PTB garantisce che i principali misurandi possano essere verificati con un'accuratezza estremamente elevata. Il PTB mantiene strumenti e attrezzature di collaudo ad alta precisione per il monitoraggio dell'ambiente di misura. Entrambi insieme formano lo standard nazionale. Nel caso della potenza RF, lo standard nazionale consiste in un misuratore di potenza RF e in un microcalorimetro. Per ulteriori informazioni e per scoprire come Rohde&Schwarz traccia le misure di potenza RF, vedere [1] e [2].

Fig. 2: Gerarchia di calibrazione di base e catena di calibrazione.

Con ingenti investimenti, le agenzie governative lavorano per produrre standard nazionali estremamente precisi per i misurandi chiave derivati da quantità di base definite (unità SI). L'accuratezza della misura viene quindi trasferita alle aziende manifatturiere tramite laboratori di calibrazione accreditati.

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I laboratori di calibrazione accreditati rappresentano il livello successivo. In Germania, la Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) è responsabile di questi accreditamenti. L'azienda ha una rete di oltre 600 laboratori di calibrazione. I laboratori mantengono standard di riferimento (misuratori di potenza RF con accuratezza di misura derivata precisamente da misure basate sullo standard nazionale e incertezza di misura documentata).

In questo principio, l'accuratezza della misura viene trasferita dall'alto verso il basso della gerarchia di calibrazione o della catena di calibrazione. L'incertezza di misura aumenta leggermente con ogni ulteriore collegamento nella catena.

Rohde & Schwarz si trova direttamente sotto il PTB nella gerarchia di calibrazione. L'azienda gestisce laboratori di calibrazione accreditati a Memmingen, Monaco e Colonia, incaricati di assicurare la tracciabilità rispetto allo standard primario nazionale. Questi laboratori sono un elemento chiave nella nostra infrastruttura di calibrazione e nell'assicurazione di qualità industriale.

Caratteristiche standard di riferimento speciali

Gli standard di riferimento presso i laboratori di calibrazione accreditati devono essere compatibili con i sistemi di calibrazione utilizzati dagli istituti nazionali di metrologia. Solo i misuratori di potenza passivi basati su termistori o tecnologia comparabile possono essere utilizzati come standard di riferimento. Nel settore, questo tipo di sensore non è stato utilizzato per le misure di potenza RF da un po' di tempo. L'eccellente stabilità a lungo termine dei termistori significa che sono ancora utilizzati dagli istituti nazionali di metrologia.

Standard di trasferimento R&S NTS170TWG nel microcalorimetro presso l'Istituto Nazionale di Metrologia di Braunschweig

Due standard di trasferimento R&S NTS170TWG sono utilizzati per le misure nel microcalorimetro presso l'Istituto Nazionale di Metrologia di Braunschweig in conformità con il principio di sostituzione DC. Solo il sensore attivo è alimentato con un segnale ad alta frequenza, il sensore passivo funge da riferimento.

R&S NTS170TWG - Dettagli sugli standard di trasferimento

Una misura della temperatura differenziale nell'intervallo dei millikelvin utilizza una colonna termica (commutazione in serie dei contatti termici) per determinare l'efficienza del sensore di potenza. Gli standard di trasferimento sono adatti per la regressione primaria nel microcalorimetro grazie alla loro struttura.

Due standard di trasferimento R&S NTS170TWG sono utilizzati per le misure nel microcalorimetro presso l'Istituto Nazionale di Metrologia di Braunschweig in conformità con il principio di sostituzione DC. Solo il sensore attivo è alimentato con un segnale ad alta frequenza, il sensore passivo funge da riferimento.

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Una misura della temperatura differenziale nell'intervallo dei millikelvin utilizza una colonna termica (commutazione in serie dei contatti termici) per determinare l'efficienza del sensore di potenza. Gli standard di trasferimento sono adatti per la regressione primaria nel microcalorimetro grazie alla loro struttura.

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Rohde & Schwarz è uno dei pochi produttori al mondo che produce misuratori di potenza RF termoelettrici adatti per la tracciabilità del misurando di potenza RF. Tali standard di trasferimento possono essere utilizzati come standard di riferimento da laboratori di calibrazione accreditati. Rohde & Schwarz ora offre questi standard di trasferimento per la banda D. L'azienda sta dando un contributo solido all'assicurazione della qualità e alla commercializzazione di nuove bande di frequenza per applicazioni come la radio mobile.

Ulteriori letture sulla tracciabilità dei misurandi RF

[1] Traceability of RF measurands. Judaschke, R., NEWS 199 (2009), pp. 28-33. Articolo dell'istituto nazionale di metrologia della Germania (PTB).

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

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