Коаксиальная измерительная ячейка (airline)

Для проведения СВЧ-измерений может использоваться ячейка в виде отрезка коаксиальной линии с воздушным заполнением (airline).  Ячейка представляет собой два соосных цилиндра, между которыми помещается исследуемый образец. Стандартная ячейка с разъемами N-типа позволяет проводить измерения элементов матрицы рассеяния цилиндрических образцов с внешним диаметром 7.0 мм и внутренним 3.04 мм. 

Общий вид типичной коаксиальной измерительной ячейки с разъемами N-типа представлен на Рис. 1. После выполнения процедуры калибровки калибровочные плоскости обычно располагаются вблизи геометрических границ ячейки. Мы рекомендуем во время экспериментов всегда провозить измерения и сохранять S-параметры пустой ячейки. В некоторых случаях (например, если во время калибровки используется опция "Unknown THRU") эффективная длина ячейки может быть оценена экспериментально путем измерения группового времени задержки для пустой ячейки. Отрезок воздушной линии часто входит в состав калибровочных наборов для анализаторов цепей.  Измерительную ячейку можно взять из набора, сделать самому, либо заказать здесь. 

Рисунок 1 - Коаксиальная измерительная ячейка (airline) с разъемами N-типа.

Для получения стабильных, повторяемых результатов исследуемые образцы должны удовлетворять следующим требованиям:

• наружный диаметр 7.00-0.05 мм
• внутренний диаметр 3.04+0.05 мм

Перед  непосредственным проведением измерений S-параметров образца, необходимо убедиться в том, что он является ровным, однородным и имеет размеры, точно соответствующие габаритам измерительной ячейки. В этом случае полученные данные будут наиболее точно соответствовать модели, используемой при расчете диэлектрической и магнитной проницаемостей. 

Также перед началом измерений необходимо обязательно произвести калибровку векторного анализатора цепей. При этом важно поминть: если при калибровке Вы выбрали параметр Unknown adapter (unknown thru), то "эффективная" длина измерительной ячейки Lс (в разделе "Epsilon-Mu Калькулятор") может отличаться от физической длины.

Исследуемый образец помещается внутрь коаксиальной ячейки. При этом важно не повредить антенну, а также убедиться, что все элементы конструкции плотно прилегают друг к другу и что осевая симметрия измерительной ячейки вместе с образцом нигде не нарушена.

Во время проведения эксперимента необходимо зафиксировать и сохранить следующие параметры, которые понадобятся в дальнейшем для расчетов Epsilon-Mu:

• Длина измерительной ячейки Lc. 
• Толщина образца Ls. 
• Расстояние от калибровочной плоскости порта 1 до образца Lpos. Несмотря на то, что этот параметр используется только в алгоритме NRW, мы рекомендуем, по возможности, фиксировать и сохранять положение образца в ячейке в любом случае. 

После того как измерительная ячейка с образцом подключена к коаксиальной линии, проводится измерение S-параметров системы, которые следует сохранить в формате .s2p для дальнейших расчетов (см. раздел Как это работает?). 

Ниже представлен общий вид векторного анализатора цепей с подключенной к нему коаксиальной измерительной ячейкой:

Рисунок 2 - Векторный анализатор цепей с коаксиальной измерительной ячейкой.