MİKRODALGA ÖLÇÜM TEKNİKLERİ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "MİKRODALGA ÖLÇÜM TEKNİKLERİ"

Elmas Alabora
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 MİKRODALGA ÖLÇÜM TEKNİKLERİ Dr. Murat CELEP TÜBİTAK ULUSAL METROLOJİ ENSTİTÜSÜ 02 Nisan

2 İÇERİK Ölçme Mikrodalga gürültü S-parametreleri Network Analyzer Spektrum analyzer SAR ölçümleri 2

3 ÖLÇME (?) 3

4 GÜRÜLTÜ ÇEŞİTLERİ Gürültü Nedir? Pasif bir iletken yapı içerisinde bir noktadan geçen elektronlar belli zaman aralığında gözlemlenirse, bir sonraki zaman diliminde elektron sayısı çok azda olsa değişir. Elektronların sayısındaki bu değişim gürültü olarak tanımlanır. Gürültü, rastgele bir işaret olup zaman ortalaması sıfırdır. 4

aralığında gözlemlenirse, bir sonraki zaman diliminde elektron sayısı çok azda

5 GÜRÜLTÜ ÇEŞİTLERİ Gürültü, doğal gürültü ve yapay gürültü olarak ikiye ayrılır. Doğal gürültü: Galaksiler, Gezegenler, Uydular, Güneş, Yıldırım, şimşek. 5

6 GÜRÜLTÜ ÇEŞİTLERİ Yapay gürültü: Döner elektrikli makinalar, Anahtarlama devreleri, Ark makinaları, Araçlar, Enerji iletim dağıtım hatları. 6

7 GÜRÜLTÜ ÇEŞİTLERİ İster doğal olsun ister yapay olsun, ekranlama ve filtreler ile kapalı devre elektriksel sistemler dışarıdaki gürültüden korunabilir. 7

8 Gürültü etkisi 8

9 GÜRÜLTÜ ÇEŞİTLERİ Bir elektrik sistemi içerisinde oluşabilecek elektriksel gürültüler: Isıl (Johnson) gürültü (P=kTB), Shot gürültü, Bölüşüm (partition) gürültüsü, Kırpışım (flicker) veya 1/f gürültüsü. 9

10 S PARAMETRELERİ Z S a 1 b 2 Mikrodalga İşaret Kaynağı S 11 S 21 S 12 S 22 Z L b 1 a 2 b 1 = S 11 a 1 + S 12 a 2 b 2 = S 21 a 1 + S 22 a 2 10

11 NETWORK ANALYZER TARİHÇESİ Hewlett Packard 1950 lerde ilk ölçümler Anritsu 11

12 NETWORK ANALYZER ÇEŞİTLERİ Skalar Network Analyzer (SNA) Vektörel Network Analyzer (VNA) Doğrusal olmayan VNA (X parametreleri) 12

13 Skalar Network Analyzer 13

14 Skalar Network Analyzer Yansıma Katsayısı Ölçme İletim Katsayısı Ölçme 14

15 Vektörel Network Analyzer 15

16 Vektörel Network Analyzer Dört Algılayıcılı VNA 16

17 Vektörel Network Analyzer Üç ve Dört Algılayıcılı VNA 17

18 Vektörel Network Analyzer Faz Kilitleme Sentezlenmiş İşaret Kaynağı 10 MHz - 40 GHz İşaret Ayırıcı Alıcı Gösterge Dijital Kontrol KYC Güç Kaynağı R BIAS Kapı 1 Directional Coupler Adım Zayıflatıcı Transfer Anahtarı BIAS TEE A Kapı db Directional Coupler Ön Panel Ledleri BIAS TEE BIAS Kapı 2 Kapı 2 B 18

Kapı 1 Directional Coupler Adım Zayıflatıcı Transfer Anahtarı BIAS TEE A Kapı

19 Vektörel Network Analyzer Alıcı 19

20 Vektörel Network Analyzer Kalibrasyonu VNA ile Yansıma Katsayısı Ölçme Graf Modeli E m Γ g m m 21 m n m n n 21 n n 22 m 12 n 12 Γ L m 13 m 32 n 13 n 32 m 33 n 33 o 11 p 11 o 12 o 22 o 21 p 12 p 22 p 21 q 1 r 1 q 2 r 2 V O V R 20

21 n 31 23 11 22 n 22 m 12 n 12 Γ L m 13 m 32 n 13 n 32 m 33 n

21 Vektörel Network Analyzer Kalibrasyonu VNA ile İletim Katsayısı Ölçme Graf Modeli E m 21 Γ g m m m m 22 m 12 m 13 m 32 n 11 n 22 S 21 n 21 S 11 S 22 n 12 S 12 m 33 v 11 o 11 v 12 v 22 v 21 o 12 o 22 o 21 w 1 q 1 w 2 q 2 V O V T 21

22 Vektörel Network Analyzer Kalibrasyonu Cihaz hataları, Mikrodalga anahtarın anahtarlaması ile oluşan empedans değişimi ve Konnektör tekrarlanabilirliği şeklinde sıralanabilir. 22

23 Vektörel Network Analyzer Kalibrasyonu KYC nin bağlandığı noktada oluşan empedans uyumsuzluğu, Yönlü bağlayıcıların (directional coupler) mükemmel olmayan yönlendiriciliği (directivity), Birbirinden bağımsız okuma yapan iki kanaldan oluşan hata, Sızıntılar, Gürültü 23

24 Vektörel Network Analyzer Kalibrasyonu 24

25 Vektörel Network Analyzer Kalibrasyonu 25

26 Vektörel Network Analyzer Kalibrasyonu 26

27 Spektrum Analyzer Elektriksel devre veya sistemlerin tasarımı, üretimi veya bakımını yaparken sistem veya devrenin içerisinden geçen veya yansıtılan elektriksel işaretleri analiz eden malzemelere ihtiyaç duyulur. Elektriksel işarete herhangi bir müdahale etmeden işareti sadece algılayan ve gösteren alıcılara ihtiyaç vardır. Bu tür alıcılar spektrum analyzer olarak isimlendirilirler. Spektrum analyzer genellikle gerilim, güç, periyot, dalga şekli, yan bantlar ve frekans hakkında ham ve işlenmemiş bilgiyi gösterirler. 27

28 Spektrum Analyzer Yaygın olarak kullanılan çoğu spektrum analyzer modülasyon, bozulma (distortion) ve gürültü ölçerler. Genel olarak elektriksel bir işareti görmek için osiloskop kullanılarak genliğin zamanla değişimi incelenir. Ancak zaman düzlemi tüm işaret hakkında genel bir bilgi sunmaz. İşaret hakkındaki tüm bilgiyi görebilmek için işaretin frekans düzleminde incelenmesi gerekir. 28

29 Spektrum Analyzer Zaman ve frekans düzlemi arasındaki ilişki Genliğin frekansa karşılık izlenmesi spektrum analyzer kullanılarak gerçekleştirilir. 29

30 Spektrum Analyzer Klasik spektrum analyzer blok gösterimi RF giriş zayıflatıcısı Mikser IF kazanç IF Filtre Dedektör Giriş Lokal osilatör Filtre Video Filresi Referans frekans Tarama jeneratörü Gösterge 30

31 SAR 31

32 SAR Özgül soğurma oranı, birim kütle başına soğrulan elektromanyetik gücü ifade etmektedir. Kısaca SAR ile gösterilmekte olup aşağıdaki gibi ifade edilmektedir. SAR = σ E ρ 2 σ: elektriksel iletkenlik (S/m), E : elektrik alan şiddetinin rms değeri (V/m), ρ: dokunun yoğunluğu (kg/m 3 ). 32

33 SAR SAR ölçümlerinin gerçekleştirilmesi 3 aşamada gerçekleştirilmektedir. 1. Sıvının Hazırlanması ve Test Edilmesi 2. Sistem Kontrolü ve Doğrulaması 3. SAR Ölçümünün Gerçekleştirilmesi 33

34 SAR Sıvının Hazırlanması ve Test Edilmesi 900 MHz için dokuya eşdeğer sıvı: Bakterisit (% 0,10), HEC (% 1,00), NaCl (%1,48), 8eker (% 56,50) Su (% 40,92) Dokuya eşdeğer sıvının, 22 C de beklenen bağıl dielektrik katsayısı (ε r ) 41,2 ve iletkenliği (σ) 0,98 S/m dir. 34

35 SAR Sistem Kontrolü ve Doğrulaması 35

36 SAR SAR Ölçümünün Gerçekleştirilmesi 36

37 MİKRODALGA ÖLÇÜM TEKNİKLERİ Dr. Murat CELEP 02 Nisan

Benzer belgeler

Asıl başlık stili için tıklatın Ulusal Metroloji Enstitüsü ve Mikrodalga Metrolojisi

Asıl başlık stili için tıklatın Ulusal Metroloji Enstitüsü ve Mikrodalga Metrolojisi Dr. Murat CELEP 2015 Asıl başlık(ölçüm stili için tıklatın Metroloji bilimi) 2 Asıl başlık stili için tıklatın Tarihçesi