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Entwicklung von Hochfrequenz-Leistungstransferstandards für den Millimeterwellenbereich

20.11.2013

In Kooperation mit einem Hersteller von Hochfrequenzleistungsmessgeräten entwickelt der Fachbereich 2.2 auf thermoelektrischer Detektion basierende Hochfrequenz-Leistungstransferstandards bis 110 GHz, die in Mikrokalorimetern der PTB rückführbar kalibriert werden können.

Bislang erfolgt die Weitergabe der Messgröße Hochfrequenzleistung mittels Thermistor-Leistungssensoren, deren effektiver Wirkungsgrad und Kalibrierungsfaktor in sogenannten Mikrokalorimetern der PTB bestimmt wird. Derartige konventionelle Thermistor-Sensoren haben den Nachteil einer schlechten Eingangsanpassung und einer eingeschränkten Bandbreite. Darüber hinaus herrscht ein erheblicher Mangel dieses Sensortyps im Frequenzbereich der Millimeterwellen, da es seit den 1990er Jahren weltweit keinen kommerziellen Hersteller mehr gibt.

Um den in den vergangenen Jahren in der Industrie erheblich gestiegenen Bedarf an Transfernormalen für den Frequenzbereich der Millimeterwellen zu decken, haben Ingenieure der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) gemeinsam mit der
Fa. Rohde und Schwarz, München, einen thermoelektrischen Sensor in Hohlleitertechnik für den Frequenzbereich 75 GHz bis 110 GHz entwickelt, der ebenfalls mikrokalorimetrisch kalibriert werden kann. Zurzeit werden erste experimentelle Untersuchungen an einem Prototyp durchgeführt, an die sich kalorimetrische Messungen in Hinblick auf eine Rückführbarkeit mit kleinsten Unsicherheiten anschließen werden. Bei der Realisierung eines derartigen Transferstandards sind neben dem Wirkungsgrad und der breitbandigen Anpassung insbesondere die Langzeitstabilität, die Linearität sowie die Empfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse wichtige Eigenschaften, deren Untersuchung allerdings sehr aufwändig ist.

Der entwickelte Sensortyp hat das Potenzial, zukünftig auch in anderen Frequenzbändern der Millimeterwellen, insbesondere oberhalb 110 GHz, als Leistungstransferstandard zum Einsatz zu kommen.

 

 

 

 

Ansprechpartner: R. Judaschke
Fachbereich 2.2:  Hochfrequenz und Felder