logotypen
 
 

IN FOCUS

Gallimnitridi tuo laatua, kestävyyttä ja luotettavuutta

Gallium-nitridi (GaN) tarjoaa merkittäviä etuja tehokkuuden ja tehotiheyden lisäämisessä, mikä mahdollistaa suunnittelijoille huomattavasti haastavampien virtalähdemääritysten täyttämisen verrattuna piipohjaisiin MOSFET-komponentteihin. Yksi kohtuullinen huolenaihe minkä tahansa uuden, merkittäviä etuja tarjoavan teknologian suhteen on sen kestävyys ja luotettavuus. Poistaaksemme mahdolliset epäilykset, joita käyttäjillä saattaa olla, tarkastellaan GaN-teknologian kestävyyttä, luotettavuutta ja laatua.

Lue lisää...

Moniporttisen RF-laitteen S-parametrien mittaus sujuu parhaiten käyttämällä vähintään 4-porttista VNA:ta eli vektoripiirianalysaattoria. Huolellisten kalibrointirutiinien avulla kaksiporttinen VNA voi kuitenkin yltää S-parametrien mittaamisessa yhtä hyvään tarkkuuteen. Tämä tarjoaa kustannustehokkaan ratkaisun niukkaan testausbudjettiin nojaaville hankkeille.

Artikkelin kirjoittaja Enrico Brinciotti toimii Anritsun RF & Wireless -sektorin sovellusten ja liiketoimintojen kehittäjänä EMEA-alueella. 

Vektoripiirinalysaattorilla (VNA, Vector Network Analyzer) tehdyt moniporttimittaukset RF-laitteiden S-parametrien määrittämiseksi ovat lisääntyneet merkittävästi viime vuosina. Keskeisiä kasvuun vaikuttavia tekijöitä ovat differentiaalisten siirtolinjojen käyttöönotto useimmissa nopeissa dataa käsittelevissä komponenteissa. Myös pinta-aaltosuotimien (SAW) ja differentiaalivahvistimien kaltaisten komponenttien yleistyminen langattomissa sovelluksissa on vaikuttanut komponenttien moniporttisuuteen.

Yksipäisiä siirtolinjoja korvataan differentiaalisilla paremman häiriövasteen, kohinansiedon, vakauden sekä vähäisemmän epälineaarisuuden vuoksi. Differentiaalisia linjoja ja laitteita käsitellään nelinapaverkkoina, jotka yleensä vaativat mittauksiin VNA-laitteen, jossa on vähintään neljä porttia.

Korkean hintansa vuoksi moniporttista (esim. 4-porttista) VNA-analysaattoria ei kuitenkaan ole aina helposti saatavilla. Seuraavassa käsitellään S- eli sirontaparametrien mittaamista moniporttisista RF-laitteista kaksiporttisen vektoriverkkoanalysaattorin avulla ja verrataan mittaustuloksia moniporttisen analysaattorin vastaaviin tuloksiin.

Kaksi ratkaisutapaa

Moniporttisen VNA-mittauksen suorittamiseen on kaksi vaihtoehtoista ratkaisutapaa. Moniporttisissa VNA-laitteissa on N kappaletta mittausportteja, jotka mahdollistavat kaikkien S-parametrien mittaamisen N porttisessa järjestelmässä yhdellä kytkennällä.

Vaihtoehtoisesti kaksiporttisella VNA:lla voidaan mitata kaksi porttia kerrallaan testattavana olevasta N-porttisesta laitteesta käyttäen analysaattorissa 2xN-toimintamuotoa.

Kaupalliset moniportti-VNA:t

Kuvassa 1 nähdään esimerkki nykyaikaisesta kaupallisesta VNA-mittausjärjestelmästä: neliporttinen 70 kHz – 110/125 GHz laajakaistainen analysaattori Anritsu ME7838A4. Järjestelmä tarjoaa parhaan mahdollisen kalibrointi- ja mittausvakauden (0,1 vs. 0,6 dB 24 tunnin aikana) sekä kohinamittaukset 125 gigahertsiin asti (Rx-moduli 3744x). Samassa kokoonpanossa voidaan käyttää kevyitä ja pienikokoisia mm-aaltoalueen mittausmoduuleja (272 g).

Tällä konfiguraatiolla on mahdollista tehdä testauskohteesta yksipäinen tai differentiaalinen mittaus, yhteismooditesti tai moodinmuunnos. Mittaustarkkuutta parantavat vaihelukitut vastaanottimet, vähäkohinainen RF-lähde ja systemaattisten virheiden korjaus. Täydellistä neliporttista virheenkorjausta varten mitataan kalibroinnin aikana kaikkiaan 72 virhetermiä.

Useita läpimenomittauksia (esim. S21) voidaan suorittaa samanaikaisesti ja vähentää siten kaikkien S-parametrien mittaamiseen tarvittavien pyyhkäisyjen määrää. Jokaiseen porttiin sijoitettu referenssivastaanotin auttaa optimoimaan nopeita moniporttisia mittauksia.

Aidosti neliporttisessa analysaattorissa on neljä vastaanotinta heijastusmittauksiin, joissa kussakin on kaksi näytteenotinta. Joko yhtä RF-lähdettä tai kahden lähteen yhdistelmää käytetään herätesignaalin syöttämiseen yhdelle porteista. Mittaustiedot kerätään kaikista vastaanottimista, mikä tarkoittaa, että kaikki kytkentävirheet voidaan tehokkaasti eliminoida, joten error box -virhemallia voidaan käyttää.

Kuva 1. Anritsu ME7838A4 on moderni laajakaistainen (145 GHz) moniporttinen järjestelmä, joka sisältää (kuvassa ylhäältä alas) näytöllisen VNA:n, moniporttisen signaalin jakajan, kaksi laajakaistaista testissettiä sekä harmaat ja kullanväriset 145 GHz mm-aaltoalueen mittausmoduulit.

Kaksiporttiset 2xN-järjestelmät

2xN-järjestelmä on yksinkertaisempi ja edullisempi menetelmä moniporttisten RF-laitteiden mittaamiseen, sillä se vaatii ainoastaan kaksiporttisen VNA:n ja jokaisen käyttämättömän portin päättämisen sovitetulla 50 Ω kuormalla. Tämä voidaan tehdä joko manuaalisesti tai ulkoisen kytkentämatriisin avulla, joka multipleksoi kaksiporttisen VNA:n porttimääräksi N. Jälkimmäisessä tapauksessa tarvitaan ulkoinen teholähde ja tietokoneohjattu logiikka kytkennän ja mittausten koordinointiin.

NIST (National Institute of Standards and Technology) on kuvannut kytkentämatriisikonseptin yksityiskohtaisesti artikkelissa ”In-line Multiport Calibration Algorithm”, (51st ARFTG Conference Digest, s. 88-90). Siinä ulkoisen tietokoneen suorittama ohjelma ohjaa kytkentämatriisia. Kuvassa 2 nähdään NIST:n suunnittelema kytkentämatriisi (2,1)-konfiguraatiossa (matriisin portti 2 kytkettynä VNA:n porttiin 1 ja matriisin portti 1 kytkettynä VNA:n porttiin 2).

2xN-järjestelmän suurin haittapuoli on, että kalibrointirutiini voi olla monimutkaisempi ja enemmän aikaa vievä verrattuna aidosti moniporttiseen järjestelmään. Yleisesti ottaen N-porttisen laitteen mittaaminen kaksiporttisella VNA:lla vaatii N(N-1)/2 mittausta. Jos laitteen loput portit päätetään tarkasti sovitetuilla kuormilla, testattavan laitteen S-parametrit voidaan johtaa (jonkin tason redundanssilla) suoraan mittauksista. Päätteet ovat kuitenkin usein epätäydellisiä ja niihin liittyvä virhe on siksi huomioitava uudelleennormalisoinnilla.

Artikkelissa ”A New Multiport Measurement-Method Using a Two-Port Network Analyzer” (IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest) on esimerkkinä kuvattu menetelmä, jolla määritetään yksi porttipäätteistä lisämittauksella, kun kaikki muut portit on päätetty omilla erityisillä kuormaimpedansseillaan. Menetelmää voidaan käyttää mittausten yksinkertaistamiseen hyödyntämällä hinnaltaan edullista kaksiporttista VNA-analysaattoria ja jättämällä testattavan kohteen käyttämättömät portit kytkemättömiksi.

Kuva 2. Anritsun kaksiporttinen Shockline MS46522B VNA liitettynä NIST-mallin mukaiseen neliporttiseen kytkentämatriisiin (2,1)-konfiguraatiossa.

Kalibrointi ja mittaustarkkuus

Yhteistyössä toteutettuun tutkimusprojektiin ”Metrology for new electrical measurement quantities in high-frequency circuits” osallistuivat useat eurooppalaiset metrologian laitokset kuten sveitsiläinen METAS, ranskalainen LNE ja brittiläinen NPL. Hankkeessa tutkittiin muun muassa moniporttisten VNA-laitekokoonpanojen jäljitettävyys- ja todennustekniikoita.

Yhteisprojektissa moniporttisille VNA-kalibrointitekniikoille suoritettiin sarja vertailuja. Testattavana laitteena käytettiin Marki Microwaven neliporttista 10 dB suuntakytkintä, joka oli kytketty mittauksiin 1,85 mm naarasliittimien kautta. Käytetty toimintataajuusalue oli testeissä 6 - 67 GHz.

Tutkimushankkeessa arvioidut menettelytavat (taulukko 1) sisälsivät kaksi menetelmää, joissa käytettiin kaksiporttista VNA:ta (metodit 1 ja 2), kaksi menetelmää, jotka sisälsivät neliporttisen VNA:n täydellisen kalibroinnin (metodit 3 ja 7) ja kolme menetelmää, joissa käytettiin ’nopeaa’ neliporttisen VNA:n kalibrointia. Viimeksi mainituissa SOL-kalibrointikomponentit (short, open, load) liitettiin vain osaan VNA-porteista (metodit 4, 5 ja 6).

Tutkimuksessa kävi ilmi, että metodit 1, 2, 3 ja 7 antavat S-parametreille laajasti samat tulokset, kun taas ’nopeat’ kalibrointimenetelmät (4, 5 ja 6) antavat epätarkempia tuloksia niille heijastuskertoimille, jotka mitattiin VNA:n porteista, joihin SOL-standardipäätteitä ei oltu kytketty suoraan kalibroinnin aikana.

Taulukko 1. Kooste menetelmistä S-parametrien moniporttimittauksiin. Taulukon lähteenä on lopullinen yhteishankeraportti ”Metrology for new electrical measurement quantities in high-frequency circuits” (SIB62).

Lisäksi hankkeessa suoritettiin moniporttisten S-parametrimittausten vertailu laboratorioiden välillä Saksan, Ranskan ja Ison-Britannian kansallisten laboratorioiden (PTB, LNE, NPL) kesken. Vertailumittausten kohteena oli Anritsun kolmiporttinen tehonjakaja, jossa on yksi urospuolinen ja kaksi naaraspuolista 1,85 mm liitintä, ja jonka toimintataajuusalue on 0 – 65 GHz, kuten kuvasta 3 nähdään.

LNE ja NPL käyttivät kolmiporttista SOLR-kalibrointia ’portista porttiin’, kun taas PTB käytti kolmiporttista SOLT-kalibrointia ’portista porttiin’ sekä pienimmän neliösumman moniporttimenetelmää. Laboratorioiden välisessä vertailussa mittaukset osoittivat hyvää yhteensopivuutta eri menetelmien ja laboratorioiden kesken.

Tulokset julkaistiin myöhemmin artikkelissa ”Measuring multiport devices with a two-port VNA with traceability to national standards”, (Martin Salter, 26th ANAMET Meeting) ja ne vahvistivat sen, että käyttämällä kaksiporttista VNA:ta moniporttisissa mittauksissa ei tarvitse tehdä kompromisseja.

Kuva 3. Anritsun RF-tehonjakajaa käytettiin testattavana laitteena, kun vertailtiin eri laboratorioiden suorittamia moniporttisia S-parametrimittauksia 65 GHz taajuuksille asti.

Kattava VNA-valikoima

Moniporttinen VNA-järjestelmä tarjoaa luonnollisesti parhaan joustavuuden ja suorituskyvyn moniporttisten RF-laitteiden karakterisointiin. Huolellisten kalibrointirutiinien avulla kaksiporttinen VNA-analysaattori voi kuitenkin yltää vertailukelpoiseen mittaustarkkuuteen ja tarjota näin kustannustehokkaan ratkaisun, kun testausbudjetti on rajallinen.

Testauslaitteiden käyttäjän on helppo valita paras VNA-ratkaisu yksilöllisiin tarpeisiinsa Anritsun laitteiden kattavasta valikoimasta. Tarjontaan kuuluu esimerkiksi yksiporttinen malli MS46121B, jolloin voidaan liittää useita laitteita rinnakkain moniporttisen kokoonpanon aikaansaamiseksi.

Kaksiporttiset VNA-analysaattorit, kuten pöytämallinen MS4647B ja kompakti USB-ratkaisu Shockline MS46122B, ovat ominaisuuksiltaan erityisen hyödyllisiä tuotanto- ja koulutuskäytössä. Täysin varusteltu neliporttinen VectorStar ME7838D4 puolestaan edustaa huippuluokan järjestelmää, joka yltää 145 gigahertsin laajakaistaiseen toimintaan.

MORE NEWS

DeepSeek on jo kielletty monessa käytössä

Uusi tekoälysovellus DeepSeek on herättänyt laajaa keskustelua sekä sen tarjoamien mahdollisuuksien että tietoturvaongelmien vuoksi. Maailmanlaajuisesti DeepSeekiin liittyviä Google-hakuja tehdään jo 2,9 miljoonaa kertaa kuukaudessa, mutta samaan aikaan yhä useampi valtio ja organisaatio on päättänyt kieltää sen käytön, kertoo tekoälytyökaluja keihttävä AIRPM .

Ransomwarea neljä kertaa enemmän viime vuonna

Kiristyshaittaohjelmien määrä nelinkertaistui vuonna 2024, kertoo tietoturvayhtiö Barracudan tuore vuosikatsaus. Ransomware-as-a-Service (RaaS) -alustojen yleistyminen on mahdollistanut laajemmat ja kehittyneemmät verkkohyökkäykset, jotka kohdistuvat sekä yrityksiin että yksityishenkilöihin.

Uusi korttityyppi tuo tehoa datakeskuksen tallennukseen

EDSFF (Enterprise and Datacenter Storage Form Factor) on moderni tallennusratkaisu, joka mullistaa datakeskusten ja hyperskaalattavien palvelinjärjestelmien infrastruktuurin. Se tarjoaa paremman suorituskyvyn, energiatehokkuuden ja lämmönhallinnan verrattuna perinteisiin 2,5 tuuman ja M.2-muotoisiin SSD-asemiin.

Voisiko uusi suomalaistekniikka korvata salasanat?

Jyväskylän yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen monivaiheisen tunnistautumismenetelmän, joka voi mullistaa digitaalisen tunnistautumisen. SalaLogin-niminen ratkaisu korvaa perinteiset salasanat biometriikan sekä käyttäjän itse luomien vihjeiden ja salaisuuksien avulla, mikä tekee siitä turvallisemman ja helpomman käyttää.

Ruotsalaistutkijat kehittivät täysin kierrätettävän aurinkokennon

Tutkijat Linköpingin yliopistosta ovat kehittäneet uuden menetelmän, jolla perovskiitti-aurinkokennon kaikki osat voidaan kierrättää ilman ympäristölle haitallisia liuottimia. Menetelmä mahdollistaa aurinkokennon purkamisen ja materiaalien uudelleenkäytön ilman, että sen suorituskyky heikkenee.

Merkittävä virstanpylväs: SiC-komponentteja 8-tuumaisilta kiekoilta asiakkaille

Infineon Technologies on ottanut merkittävän askeleen 8-tuumaisten SiC- eli piikarbidikiekkojen kehityksessä. Yhtiö aloittaa ensimmäisten kehittyneellä 200 mm SiC-valmistusteknologialla tuotettujen tuotteiden toimitukset asiakkaille vuoden 2025 ensimmäisellä neljänneksellä.

Web3-sovellukset eivät ole juuri Web2-sovelluksia turvallisempia

Vaikka Web3:n on luvattu tuovan hajautetun ja turvallisemman internetin, todellisuus näyttää toisenlaiselta. Uudet tutkimukset osoittavat, että Web3-sovellukset perivät Web2:n haavoittuvuudet, mikä tekee niistä alttiita yhä kasvaville kyberuhille, kuten haittaohjelmille, tietojenkalastelulle ja palvelunesto- eli DDoS-hyökkäyksille.

Bluetoothia hyvin pienellä virralla

Panasonic Industry on julkistanut uuden, pienen ja kustannustehokkaan PAN B511-1C -Bluetooth-moduulin, joka yhdistää erinomaisen suorituskyvyn ja suuren muistikapasiteetin erittäin alhaiseen virrankulutukseen. Moduuli perustuu Nordic nRF54L15 -piirisarjaan ja on suunniteltu erityisesti energiatehokkaita sovelluksia varten.

6G tulee olemaan verkko, jota tekoäly optimoi kaiken aikaa

Oulun yliopiston 6G-tutkimusohjelma on julkaissut uuden white paper -dokumentin tulevasta 6G-tekniikasta. Dokumentin on päätoimittanut Oulun yliopiston Future Computing Group -tutkimusryhmän johtaja Lauri Lovén. Hänen mukaansa voidaan sanoa, että 5G:n myötä pilvipalvelut ja reunalaskenta integroituivat mobiiliverkkoihin. - 6G:n kohdalla langattomiin verkkoihin yhdistyy tekoäly.

Ruotsalaiset tarjoavat kattavampaa sulautetun koodin analyysiä

Sulautetun ohjelmistokehityksen laadunvarmistus saa uutta vahvistusta, kun Nohau Solutions ja Percepio AB ilmoittavat uudesta jakelukumppanuudesta. Yhteistyön myötä sulautetun ohjelmistokehittäjät saavat entistä paremmat työkalut koodin analysointiin, testaukseen ja diagnostiikkaan.

Telia estää kymmeniä huijauspuheluita joka minuutti

Telia on alkuvuoden aikana torjunut jo yli puoli miljoonaa huijauspuhelua. Keskimäärin yhtiö estää noin 13 500 huijauspuhelua päivässä, mikä tarkoittaa kymmeniä estettyjä puheluita joka minuutti. Vaikka huijauspuheluiden kokonaismäärä on laskussa, niiden osuus ulkomailta Suomeen tulevista puheluista on edelleen huolestuttavan suuri.

Suomen elektroniikkateollisuus kääntyy tänä vuonna kasvuun

Teknologiateollisuuden mukaan elektroniikka- ja sähköteollisuuden (tietoliikennelaitteet, sähkökoneet, terveysteknologia) yritysten liikevaihto Suomessa pysyi vuonna 2024 ennakkoarvioiden mukaan lähes samalla tasolla kuin edellisvuonna. Kokonaisuudessaan liikevaihtoa kertyi noin 20 miljardia euroa.

SiC-tehopiirit yhä pienempiä ja tehokkaampia

Tehokomponenttien valmistaja SemiQ on julkistanut uuden sukupolven 1200V SiC MOSFET -komponentin, joka pienentää sirukokoa samalla parantaen kytkentänopeutta ja tehokkuutta. Uusi QSiC 1200V -MOSFET on 20 % pienempi kuin edeltäjänsä, mutta tarjoaa merkittävästi parempaa suorituskykyä suurjännitesovelluksissa. Tämä kuvaa hyvin sitä nopeaa kehitystä, joka piikarbidikomponenteissa on tällä hetkellä käynnissä.

Uusi HDMI tuo jopa 10K-tarkkuuden pelaamiseen

CES 2025 -messuilla Las Vegasissa HDMI Forum ilmoitti uudesta HDMI 2.2 -standardista, joka nostaa kaistanleveyden 96 gigabittiin sekunnissa. Se mahdollistaa jopa 16K-tarkkuuden ja aiempaa korkeammat virkistystaajuudet. Vaikka täysi 16K-resoluutio ei vielä ole realistinen kuluttajamarkkinoilla, pelaajat voivat odottaa parempaa suorituskykyä 4K-, 8K- ja jopa 10K-resoluutiolla.

Uusi maailmanennätys hybridiaurinkokennoissa

Tutkijat Saksassa ovat saavuttaneet uuden maailmanennätyksen hybridiaurinkokennojen tehokkuudessa. Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ja Humboldt University Berlin ovat kehittäneet uuden sukupolven CIGS-perovskiitti-hybridiaurinkokennon, joka on saavuttanut 24,6 prosentin sertifioidun hyötysuhteen.

OpenAI haluaa omat sirut jo tänä vuonna

OpenAI aikoo vähentää riippuvuuttaan Nvidia-siruista kehittämällä oman tekoälyprosessorinsa, jonka ensimmäinen versio on tarkoitus valmistaa jo tänä vuonna, kertoo Reuters.

Pythonin uusi tulkki tekee ohjelmista jopa 30 prosenttia nopeampia

Python 3.14:n uusi tulkki voi nopeuttaa ohjelmien suoritusta jopa 30 % ilman, että koodia tarvitsee muuttaa. Pythonin seuraavan suuren version beta-julkaisu on odotettavissa toukokuussa 2025.

Tablettien myynti kääntyi yllättäen nousuun

Tablettimarkkinat ovat kokeneet merkittäviä vaihteluita viime vuosina. Koronapandemian aiheuttaman kysyntäpiikin jälkeen myynti laski jyrkästi vuosina 2022 ja 2023, ja monet asiantuntijat ennustivat hitaasti etenevää toipumista. Nyt tilanne on muuttunut, ja tabletit tekevät vahvaa paluuta markkinoille.

Suomessa myytiin viime vuonna vähemmän sähköautojen latauslaitteita

Suomessa myytiin vuonna 2024 yhteensä 30 382 sähköauton latauslaitetta kiinteistöihin, mikä on 13,3 prosenttia vähemmän kuin edellisvuonna, kertoo Sähköteknisen Kaupan Liitto (STK) tuoreessa tilastossaan. Erityisesti peruslatauslaitteiden myynti laski merkittävästi, kun taas hidaslatauslaitteiden kysyntä pysyi vakaana ja jopa kasvoi hieman.

SEGGER analysoi nyt montaa ydintä kerralla

Ohjelmistotyökalujen kehittäjä SEGGER on laajentanut SystemView-analyysityökaluaan moniydinympäristöihin. Uusi tuki mahdollistaa usean suorittimen reaaliaikaisen seurannan ja analysoinnin yhdellä debuggaus-mittapäällä, mikä helpottaa sulautettujen järjestelmien kehittäjien työtä.

Uusi korttityyppi tuo tehoa datakeskuksen tallennukseen

EDSFF (Enterprise and Datacenter Storage Form Factor) on moderni tallennusratkaisu, joka mullistaa datakeskusten ja hyperskaalattavien palvelinjärjestelmien infrastruktuurin. Se tarjoaa paremman suorituskyvyn, energiatehokkuuden ja lämmönhallinnan verrattuna perinteisiin 2,5 tuuman ja M.2-muotoisiin SSD-asemiin.

Lue lisää...

Ota nämä seikat huomioon, kun teet räätälöityjä laitteistoja

Markkinoilla on tarjolla suuri määrä valmiita laitteistoratkaisuja ja ohjelmistoalustoja. Kun valmiit ratkaisut eivät suoraan sovellu aiottuun käyttötarkoitukseen, tarvitaan usein asiakaskohtaisten laitteistojen ja ohjelmistojen suunnittelua. Tämä artikkeli käsittelee keskeisiä asioita, jotka on huomioitava tietotekniikkaa sisältävän tuotteen teknisen ratkaisun valinnassa ja suunnittelussa.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
R&S -seminaari: Demystifying SA and VNA
Oulussa 12.2.2024 ja Vantaalla 13.2.2024
Ilmoittautuminen: asiakaspalvelu@rohde-schwarz.com

 
R&S -koulutus: RF Mittaustekniikan 2-päiväinen koulutus (huom. maksullinen)
Vantaalla 12.-13.3.2025
Ilmoittautuminen: RF Mittaustekniikka - Rohde & Schwarz Finland Oy
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

ETNinsta

THIS SPACE TEMPORARILY LEFT BLANK
 
article