Medidor de potencia R&S NRP170TWG con un rango de medición completamente trazable hasta 170 GHz.

Tecnología en acción

Trabajo pionero en la banda D

Por qué los medidores de potencia en RF calibrados son tan importantes.

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En caso de que las nuevas bandas de frecuencias vayan a utilizarse comercialmente, necesitarán medidores de potencia en RF calibrados. El R&S NRP170TWG se introdujo en 2023 y es el único instrumento del mercado que puede utilizarse para calibrar la banda D. Rohde & Schwarz ahora también ofrece estándares de transferencia para la banda D, de modo que los institutos nacionales de metrología puedan trazar y transferir mediciones de potencia en RF.

La banda D abarca la gama de frecuencias de 110 GHz a 170 GHz. Los departamentos de I+D de los fabricantes de dispositivos móviles y en la industria automotriz, en este momento, están muy interesados en esta gama. Los sensores radar que utiliza la banda D puede generar una mayor resolución espacial a la que era anteriormente. En el sector de las comunicaciones móviles, la banda D es una candidata prometedora para la tecnología 6G.

¿Por qué es importante la trazabilidad?

Aunque los productos listos para su comercialización para la banda D, no estarán disponibles por un tiempo, la base para su aprobación por el mercado debe sentarse mucho antes. Se necesitan medidores de potencia en RF calibrados para asegurar que la potencia de transmisión se mantenga dentro los límites legales. Se necesita crear y poner a disposición de los fabricantes de equipamiento de T&M un estándar que les permita calibrar escalas de medición para medidores de potencia y hacerlas trazables a los patrones de referencia nacionales. En 2023 se completó la creación, difícil y costosa, de este estándar para la banda D.

Fig. 1: Medidor de potencia en RF térmica R&S NRP170TWG

Fig. 1: Medidor de potencia en RF térmica R&S NRP170TWG

El R&S NRP170TWG tiene el tamaño de la palma de la mano y pesa solo unos pocos cientos de gramos.

Rohde & Schwarz formó parte del proyecto europeo conjunto. La compañía trabajo con el Instituto Nacional de Metrología (PTB) de Alemania y con otros institutos nacionales de metrología. También, los medidores de potencia R&S NRP170TWG se calibraron para la banda D. Los medidores son los únicos medidores de potencia en RF disponibles con un rango de medición calibrado para frecuencias por encima de los 110 GHz.

Breve descripción del R&S NRP170TWG

El papel de Rohde & Schwarz en la jerarquía de calibración

La figura 2 ilustra el principio internacional en el cual subyace la jerarquía de calibrado y la cadena de calibrado.

Como el Instituto Nacional de Metrología de Alemania, el PTB asegura que las mediciones clave puedan verificarse con una precisión extremadamente alta. El PTB mantiene instrumentos y equipamiento de T&M de alta precisión para monitorear el entorno de medición. Juntos constituyen el patrón nacional. El el caso de la potencia en RF, el patrón nacional se compone de un medidor de potencia en RF y un microcalorímetro. Para más información y conocer cómo Rohde & Schwarz traza las mediciones de potencia en RF, véase [1] y [2].

Fig. 2: Jerarquía de calibración básica y cadena de calibración.

Fig. 2: Jerarquía de calibración básica y cadena de calibración.

A un costo elevado, los organismos gubernamentales trabajan para producir patrones nacionales extremadamente precisos para los mensurandos clave que se derivan de cantidades bases definidas (unidades SI). La exactitud de las mediciones, a continuación, se transfiere a empresas de producción por medio de laboratorios de calibración acreditados.

Los laboratorios de calibración acreditados representan el siguiente nivel. En Alemania, el Organismo Alemán de Acreditación (Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS)) es el responsable de estas acreditaciones. La empresa cuenta con una red de más de 600 laboratorios de calibración. Los laboratorios mantienen patrones de referencia (medidores de potencia en RF con una precisión de medición que se deriva de mediciones basadas en el patrón nacional, así como de incertidumbres de medición documentadas).

En este principio, la precisión de medición se transfiere de la punta a la base de la jerarquía de calibración o de la cadena de calibración. La incertidumbre de medición se incrementa ligeramente con cada enlace adicional en la cadena.

Rohde & Schwarz se sitúa directamente por debajo del PTB en la jerarquía de calibración. La compañía opera laboratorios de calibración acreditados en Memmingen, Múnich y Colonia cuya tarea es asegurar la trazabilidad del patrón nacional primario de medición. Estos laboratorios son un elemento clave en nuestra infraestructura de calibración y en el aseguramiento de la calidad industrial.

Características especiales de los patrones de referencia

Los patrones de referencia en los laboratorios de calibración acreditados deben ser compatibles con los sistemas de calibración utilizados por los institutos nacionales de metrología. Solo los medidores de potencia pasivos basados en termistancias o en tecnologías comparables pueden utilizarse como patrones de referencia. En la industria, este tipo de sensores ya no se utilizan para mediciones de potencia en RF desde hace un buen tiempo. La excelente estabilidad a largo plazo de las termistancias hace que los institutos nacionales de metrología las sigan utilizando.

Fig. 3: Estándar de transferencia R&S NTS170TWG

Estándar de transferencia R&S NTS170TWG en el microcalorímetro en el Instituto Nacional de Metrología en Braunschweig

Para realizar mediciones en el microcalorímetro en el Instituto Nacional de Metrología en Braunschweig se utilizan dos estándares de transferencia R&S NTS170TWG según el principio de sustitución de corriente continua (CC). Solo el sensor activo recibe una señal de alta frecuencia, el sensor pasivo sirve de referencia.

Primer plano del estándar de transferencia R&S NTS170TWG

Una medición de temperatura diferencial en el rango de los milikelvin utiliza una columna térmica (conmutación en serie de los contactos térmicos) a fin de determinar la eficiencia del sensor de potencia. Los estándares de transferencia son adecuados para la regresión primaria en el microcalorímetro gracias a su estructura.

Rohde & Schwarz es uno de los pocos fabricantes a nivel global que produce medidores de potencia en RF termoeléctricos adecuados para el trazado del mensurando de potencia en RF. Los laboratorios de calibración acreditados pueden utilizar estos estándares de transferencia como patrones de referencia. Rohde & Schwarz ofrece ahora estos estándares de referencia para la banda D. La compañía está realizando una sólida contribución tanto al aseguramiento de la calidad como a la comercialización de nuevas bandas de frecuencia para aplicaciones como las comunicaciones inalámbricas.

Lecturas adicionales sobre trazabilidad de mensurandos de RF

[1] Trazabilidad de mensurandos de RF. Judaschke, R., NEWS 199 (2009), pp. 28-33. Artículo invitado del Instituto Nacional de Metrología (PTB) de Alemania.

[2] Calibración del mensurando de potencia en RF en Rohde & Schwarz. Rösel, G., NEWS 199 (2009), pp. 34-37.

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