Современная электроника №6/2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2019 Преимущества распределённой архитектуры при анализе цепей миллиметрового диапазона Практически во всех областях применения миллиметровых волн возникают уникальные задачи, связанные с испытаниями устройств. Источники ошибок, такие как потери в кабелях, рассогласование соединений и фазовые сдвиги, которыми можно пренебречь на нижних частотных диапазонах, становятся значимыми на более высоких частотах. Высокопроизводительные векторные анализаторы цепей обычно работают с частотами до 67 ГГц, поэтому для многих приложений требуется тестирование за пределами возможностей контрольно-измерительного оборудования. Для решения этой проблемы существуют способы расширения частотного диапазона векторных анализаторов цепей. Keysight Technologies В ВЕДЕНИЕ Для глобального взаимодействия тре- буется передавать всё больше инфор- мации с большей скоростью, что сти- мулирует инженеров к переходу в мил- лиметровый диапазон (30–300 ГГц), что соответствует длинам волн от 1 до 10 мм. Скорость передачи информации в СВЧ-диапазоне достигает 1 Гбит/с, в то время как в мм-диапазоне – 10 Гбит/с и выше. Это предоставляет новые воз- можности для научных исследований и разработок для потребительского рынка. Одна из самых важных областей при- менения технологии миллиметровых волн – системы беспроводной связи 5-го поколения 5G. В настоящее время всё большее число устройств работают с данными в ограниченных диапазонах сотовой связи 6 ГГц или ниже. Технология 5G нацелена на исполь- зование преимуществ мм-диапазона для обслуживания растущего чис- ла устройств интернета вещей (IoT). Это можно сделать, например, заме- нив большие централизованные мач- ты сотовой связи на более мелкие точ- ки доступа, называемые «сотами». Мач- та может поддерживать ограниченное число устройств, поэтому увеличение числа точек доступа обеспечит разгруз- ку сотовых сетей. Другая потенциальная область использования мм-диапазона – под- держка технологии WiGig. Альянс гигабитной беспроводной связи (WiGig) работает над тем, чтобы увеличить скорость передачи данных устройств Wi-Fi на несколько Гбит/с за счёт использования диапазона частот 60 ГГц. Устройства WiGig работают в стандартных диапазонах частот 2,4 и 5 ГГц, а также в дополнительном диапа- зоне 60 ГГц для взаимодействия с сосед- ними устройствами WiGig. В диапазо- не 60 ГГц данные передаются со скоро- стью до 7 Гбит/с за счёт формирования сфокусированных лучей, не влияющих друг на друга. Кроме того, технология миллиметро- вых волн обеспечивает небольшое вре- мя задержки. Это очень важно для авто- мобильных радаров, в работе которых имеют значение доли секунд. Контроль полосы движения, адаптивный круиз- контроль и многие другие функции зависят от точности ВЧ-радара. Как пра- вило, эти радары работают в диапазоне 24 ГГц, но к 2022 году они будут сняты с производства и заменены на приборы с диапазоном частот 77–81 ГГц. Радары с широкой полосой частот и малой дли- ной волны обеспечивают более высо- кие разрешение и точность, чем рабо- тающие на более низких частотах. Эта точность имеет решающее значение, поскольку автомобили становятся всё более автономными. Миллиметровые волны также широ- ко используются в аэрокосмической и оборонной отраслях промышленности. Системыформирования изображений объектов мм- диапазона, используемые для досмотра пассажиров в аэропорту, работают на частотах от 35 до 325 ГГц. Более высокие частоты и более широ- кие полосы пропускания использу- ются в целях увеличения разрешения изображений для обнаружения потен- циальных угроз. Полосы частот защи- щённой радиосвязи перемещаются из перегруженных нижних диапазонов частот в мм-диапазон. А НАЛИЗ ЦЕПЕЙ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ : РАСПРЕДЕЛЁННАЯ АРХИТЕКТУРА Компания Keysight использовала свой многолетний опыт производства измерительной техники при создании расширителя частотного диапазона для анализаторов цепей. Измерительное решение для анали- за миллиметровых цепей представляет собой распределённую систему, имею- щую в своём составе векторный анали- затор цепей (VNA), измерительный кон- троллер и блоки расширения частот- ного диапазона. Распределённая система состоит из отдельных компонентов, которые обме- ниваются данными и работают как еди- ное целое. Блоки расширения частот- ного диапазона взаимодействуют с исследуемым устройством и являются единственной частью системы, рабо- тающей в КВЧ-диапазоне. Это позво- ляет тестировать устройства данного диапазона без необходимости полной модернизации векторных анализато- ров цепей для работы на более высо- ких частотах. Каждая часть распределённой кон- фигурации имеет преимущества при измерениях. В следующем разделе будет показано, что небольшие моду- ли расширения частотного диапазо- на позволяют минимизировать вли- яние потерь в кабелях на результаты измерений. Измерительный контрол- лер N5292A включён между векторным анализатором цепей и модулями рас- ширения частотного диапазона. В его состав входят коммутаторы и усили- тели, с помощью которых векторный анализатор цепей выполняет непре- рывные свипирования во всём инте- ресующем диапазоне частот, что без использования контроллера было бы невозможно. Решение Keysight с распределённой архитектурой основано на применении блока расширения частотного диапазо- на N5295AX03, который можно подклю- чить к имеющемуся совместимому век- торному анализатору цепей (серии PNA