ГЭТ 75-2023. Государственный первичный эталон единицы волнового сопротивления

Область применения

Обеспечение единства измерений волнового сопротивления, комплексных коэффициентов отражения и передачи на высоких и сверхвысоких частотах. Точные и достоверные измерения параметров СВЧ устройств и комплексов при их разработке и производстве

• в науке и технологии – разработка новых СВЧ компонентов и систем, а также изделий на их основе;
• в метрологии и приборостроении - при создании эталонов и средств измерений комплексных коэффициентов передачи и отражения;
• в системах связи и телекоммуникациях, радиофотонике – обеспечение качества и надежности как самих устройств, так и их параметров

Описание

Основным способом определения параметров СВЧ устройств в процессе их изготовления и эксплуатации являются измерения. Этим объясняется бурный количественный и качественный рост парка радиоизмерительных приборов для измерения параметров СВЧ трактов - это измерители полных сопротивлений, измерители комплексных коэффициентов передачи и отражения и их модификации. Для метрологического обеспечения этих приборов в 1975 году Госстандартом СССР были утверждены государственные эталоны ГЭТ 75-75 в коаксиальном волноводе 16,0/6,95 мм и ГЭТ 76-75 в коаксиальном волноводе 7,0/3,04 мм. Широкая область применения измерений волнового сопротивления и связанных с ним параметров: комплексных коэффициентов отражения в различных отраслях радиоприборостроения. Рост требований к точности эталона со стороны потребителей обуславливает необходимость непрерывного совершенствования аппаратурного комплекса эталона. С 1975 г. по настоящее время прошло 5 модернизаций эталона. Были улучшены метрологические характеристики эталона, расширен частотный диапазон его работы в 5 раз, увеличено количество поддерживаемых эталоном типов коаксиальных соединителей до 11. Функционирующий ГЭТ 75-2023 утвержден приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 марта 2023 г. № 582.

Метод воспроизведения единицы: вычисление воспроизводимой величины волнового сопротивления по расчетным соотношениям электродинамической модели для отрезков коаксиального волновода соответствующего сечения, короткозамкнутых коаксиальных волноводов сечением 1,0/0,434 мм разной геометрической длины по измеренным геометрическим размерам и параметрам материала, из которого они изготовлены.

ГПЭ представляет собой комплекс средств измерений, в состав которого входят:

• средства воспроизведения единиц волнового сопротивления (ВС) и комплекты калибровочных мер для коаксиальных волноводов, поддерживаемых эталоном;
• компаратор эталона – комплекса технических и программных средств, на базе векторного анализатора цепей, обеспечивающего процедуры передачи единиц ВС, комплексных коэффициентов отражения (ККО) и комплексных коэффициентов передачи (ККП);
• средств сравнения, для передачи единиц ВС, ККО и ККП вторичным эталонам и средствам измерений.

Метрологические характеристики

• Название величины: волновое сопротивление
• Диапазон рабочих частот от 0,01 до 67 ГГц
• Номинальные значения воспроизводимых значений единиц волнового сопротивления: 50 и 75 Ом.

Государственный первичный эталон обеспечивает воспроизведение единиц ВС, ККО и ККП в коаксиальных волноводах с соединителями типов II, VIII, N 75, III, N, IX; 3,5 мм, 2,92 мм, I, 2,4 мм, 1,85 мм и 1 мм.

Метрологические характеристики воспроизведения единиц ВС приведены в таблице 1.

Указанные в таблице 1 значения погрешностей и неопределенностей измерений представляют максимальные значения для всего диапазона частот применения коаксиального волновода. Наименование типов соединителей приведено в соответствии с ГОСТ 13317 и IEEE Std 287.1TM-2021.

Характеристики в таблице 1 приведены в относительной форме. Характеристики погрешности измерений Sо и uA определены при 5 наблюдениях.

Таблица 1 – Погрешности и неопределенности измерений при воспроизведении единиц ВС

Характеристика	Диаметры поперечного сечения коаксиального волновода, мм
	16,0/ 6,95	16,0/ 4,58	7,0 /2,01	7,0/ 3,04	3,5/ 1,52	2,92/ 1,27	2,4/ 1,04	1,85/ 0,8	1,0/ 0,434
Верхняя граница диапазона частот, ГГц	7	3	3	18	33	40	50	67	67
Типы поддерживаемых соединителей	II	VIII	N 75	III, N	IX; 3,5 мм	2,92 мм	I, 2,4 мм	1,85 мм	1 мм
Неисключенная систематическая погрешность  Qо, не более	10 ×10-4	7 ×10-4	25 ×10-4	25 ×10-4	7 ×10-3	12 ×10-3	12 ×10-3	24 ×10-3	3 ×10-2
Среднее квадратическое отклонение результата измерений  Sо, не более	2 ×10-4	2 ×10-4	8 ×10-4	8 ×10-4	10 ×10-4	15 ×10-4	15 ×10-4	20 ×10-4	4 ×10-3
Стандартная неопределенность измерений, оцениваемая по типу А, uA, не более	2 ×10-4	2 ×10-4	8 ×10-4	8 ×10-4	10 ×10-4	15 ×10-4	15 ×10-4	20 ×10-4	4 ×10-3
Стандартная неопределенность измерений, оцениваемая по типу В, uB, не более	4 ×10-4	3 ×10-4	11 ×10-4	11 ×10-4	3 ×10-3	5 ×10-3	5× 10-3	10× 10-3	1,75 10-2
Суммарная стандартная неопределенность измерений не более	4,5 ×10-4	3,6 ×10-4	14× 10-4	14× 10-4	3,2× 10-3	5,2× 10-3	5,2× 10-3	10,2× 10-3	1,8× 10-2

Эталон обеспечивает воспроизведение единиц ККО в диапазонах значений:

от 0 до 1 для модуля ККО;

от 0° до 360° для фазы ККО.

Эталон обеспечивает воспроизведение единиц ККП в диапазонах значений:

от 0,0032 до 1 для модуля ККП (от 0 до минус 50 дБ для модуля ККП в логарифмическом масштабе);

от 0° до 360° для фазы ККП.

Диапазоны значений расширенных неопределенностей при воспроизведении единиц ККО и ККП при 4 наблюдениях U_ККО(0,95), U_ККП(0,95) для мнимой и действительной частей, в зависимости от частоты и номинального значения, без учета знака, приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Расширенные неопределенности измерения при воспроизведении единиц ККО и ККП

Характеристика	Диаметры поперечного сечения коаксиального волновода, мм
	16,0/ 6,95	16,0/ 4,58	7,0/ 2,01	7,0/ 3,04	3,5/ 1,52	2,92/ 1,27	2,4/ 1,04	1,85 /0,8	1,0/ 0,434
Верхняя граница диапазона частот, ГГц	7	3	3	18	33	40	50	67	67
Типы поддерживаемых соединителей	II	VIII	N 75	III, N	IX; 3,5 мм	2,92 мм	I, 2,4 мм	1,85 мм	1 мм
Расширенная неопределенность измерения единиц ККО (диапазон значений для мнимой и действительной частей ККО), ±UККО(0,95)	0,002 – 0,025	0,002 – 0,025	0,003 – 0,026	0,003 – 0,026	0,004 – 0,03	0,006 – 0,032	0,006 – 0,032	0,01 - 0,05	0,01 - 0,06
Расширенная неопределенность измерения единиц ККП (диапазон значений мнимой и действительной частей ККП), ±UККП(0,95)	3·10-5 – 0,007	3·10-5 – 0,007	3·10-5 – 0,007	4·10-5 – 0,007	4·10-5 – 0,01	1·10-4 – 0,017	1·10-4 – 0,017	2·10-4 – 0,02	2·10-4 – 0,03