Frequency range converter modules 50–178.4 GHz for vector network analyzers

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Modern research and development in the microwave frequency range require metrological-grade measuring equipment with a dynamic range exceeding 100 dB and the ability to adjust output power. VECTORseries frequency range converter modules for vector network analyzers have been developed and manufactured. The VECTOR frequency range converter modules operate in the following frequency ranges: 50–75; 53.57–78.33; 75–110; 78.33–118.1; 110–170; 118.1–178.4 GHz. The structural diagram of the developed frequency range converter modules is described. The frequency range converter modules provide extension of the upper frequency limit of the vector network analyzer when used for measurements of complex transmission and reflection coefficients (scattering matrix elements) of multiport devices. A vector network analyzer with connected frequency range converter modules forms a unified measurement system. Investigation of the VECTOR-series frequency range converter modules characteristics has shown that the VECTOR modules for frequency ranges 50–75; 75–110; 110–170 GHz have typical output power and operational dynamic range of 15 dBm (31.6 mW) and 125 dB; 11 dBm (12.6 mW) and 120 dB; 1 dBm (1.3 mW) and 110 dB, respectively. The developed frequency range converter modules are compatible with Russian vector network analyzers as well as with foreign counterparts from Rohde&Schwarz GmbH&Co KG (Munich, Germany) and Keysight Technologies (Santa Rosa, USA). A comparative analysis of the presented frequency range converter modules with the modules from Virginia Diodes (Charlottesville, USA), specifically the WR15VNA series, and from Ceyear Technologies, series 3643NA (Qingdao, China), shows that the output power and dynamic range of the developed devices are on par with those of foreign equivalents. The main application areas of vector network analyzers with frequency range converter modules include testing, tuning, and development of various radio frequency devices in industrial production environments and laboratories, including automated measuring stands.

About the authors

V. M. Muravev

MWAVE Company

Email: muravev_vm@mail.ru

A. M. Zarezin

MWAVE Company

Email: zarezin.am@phystech.edu

A. A. Titenko

MWAVE Company

Email: toliatitenko@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-6153-4845
SPIN-code: 1032-0551

V. D. Bobova

MWAVE Company

Email: vasilina.bobova@bk.ru
SPIN-code: 6363-4734

M. V. Sinogin

PLANAR Company

Email: maxim.sinogin@tairtomsk.ru

I. V. Kukushkin

MWAVE Company

Email: kukush@issp.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-2164-5417
SPIN-code: 2375-9331

S. A. Zaostrovnyh

PLANAR Company

Email: vna@planarchel.ru

References

  1. Maiwald T., Li T., Hotopan G.-R. et al. A review of integrated systems and components for 6G wireless communication in the D-band. Proc. IEEE, 111(3), 220–256 (2023). https://doi.org/10.1109/JPROC.2023.3240127 ; https://elibrary.ru/vntccf
  2. Filippi A., Martinez V., Vlot M. Spectrum for automotive radar in the 140GHz band in Europe. Proc. 19th European Radar Conference, 1–4 (2022). https://doi.org/10.23919/EuRAD54643.2022.9924643
  3. Braun T. T., Schöpfel J., Kwiatkowski P., Schweer C., Pohl N. Expanding the capabilities of automotive radar for bicycle detection with harmonic RFID tags at 79/158GHz. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 71(1), 320–329 (2023). https://doi.org/10.1109/TMTT.2022.3219541 ; https://elibrary.ru/jnzcoz
  4. Sheen D. M., McMakin D. L., Hall T. E., Severtsen R. H. Active millimeter-wave standoff and portal imaging techniques for personnel screening. 2009 IEEE Conference on Technologies for Homeland Security, 440–447 (2009). https://doi.org/10.1109/THS.2009.5168070
  5. Tzydynzhapov G., Gusikhin P., Muravev V., Dremin A., Nefyodov Y., Kukushkin I. New Real-Time Sub-Terahertz Security Body Scanner. Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 41, 632–641 (2020). https://doi.org/10.1007/s10762-020-00683-5 ; https://elibrary.ru/ahfkhc
  6. Markelz A., Whitmire S., Hillebrecht J., Birge R. THz time domain spectroscopy of biomolecular conformational modes. Physics in Medicine and Biology, 47(21), 3739–3805 (2002). https://doi.org/10.1088/0031-9155/47/21/318 ; https://elibrary.ru/bfjdzv
  7. Haring Bolivar P., Bruchereifer M., Nagel M., Kurz H., Bosserhoff A., Buttner R. Label-free probing of genes by timedomain terahertz sensing. Physics in Medicine and Biology, 47(21), 3815–3821 (2002). https://doi.org/10.1088/0031-9155/47/21/320 ; https://elibrary.ru/bfjeap
  8. Nagel M., Haring Bolivar P., Brucherseifer M., Kurz H. Integrated THz technology for label-free genetic diagnostics. Applied Physics Letters, 80(1), 154–156 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1428619
  9. Thrane L., Jacobsen R., Uhd Jepsen P., Keiding S. THz reflection spectroscopy of liquid water. Chemical Physics Letters, 240(4), 330–333 (1995). https://doi.org/10.1016/0009-2614(95)00543-D ; https://elibrary.ru/xrjptj
  10. Woodward R. H., Wallace V. P., Pye R. J. Terahertz pulse imaging in reflection geometry of skin tissue using time domain analysis techniques. Proc. SPIE, 4625, 160–169 (2002). https://doi.org/10.1117/12.469785
  11. Zinov’ev N., Fitzgerald A., Strafford S., Wood D., Carmichael F., Miles R., Smith M., Chamberlain J. Identification of tooth decay using terahertz imaging and spectroscopy. Twenty Seventh International Conference on Infrared and Millimeter Waves (2002). http://doi.org/10.1109/ICIMW.2002.1076060
  12. Knobloch P., Schildknecht C., Kleine-Ostmann T. et al. Medical THz imaging: An investigation of histo-pathological samples. Physics in Medicine and Biology, 47(21), 3875–3884 (2002). http://doi.org/10.1088/0031-9155/47/21/327 ; https://elibrary.ru/bfjedh
  13. Филиппов М. В., Махмутов В. С., Разумейко М. В. Научная аппаратура для космического эксперимента «СолнцеТерагерц»: исследование температурного эффекта ячейки Голея. Измерительная техника, 73(3), 20–25 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-3-20-25 ; https://elibrary.ru/qnblrd
  14. Бондаренко А. С., Боровков А. С., Малай И. М., Семёнов В. А. Государственный первичный эталон единиц комплексного коэффициента отражения и комплексного коэффициента передачи в волноводных трактах в диапазоне частот от 2,14 до 178,4 ГГц ГЭТ 219-2024. Измерительная техника, 73(7), 4–13 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-7-4-13 ; https://elibrary.ru/lvyhjz
  15. Терентьев А. А., Лупанова Е. А., Никулин С. М., Петров В. В. Контроль параметров печатных полосковых линий в микроволновом диапазоне электромагнитных волн. Измерительная техника, 73(6), 57–63 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-6-55-61 ; https://elibrary.ru/diapsy
  16. Коудельный А. В., Малай И. М., Перепёлкин В. А., Чирков И. П. Рабочий эталон единицы мощности электромагнитных колебаний в диапазоне частот 37,5–220 ГГц. Измерительная техника, (1), 52–57 (2020). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-1-53-58 ; https://elibrary.ru/maahqq
  17. Коудельный А. В., Малай И. М., Матвеев А. И., Перепелкин В. А., Чирков И. П. Государственный первичный эталон единицы мощности электромагнитных колебаний в диапазоне частот 37,5–118,1 ГГц ГЭТ 167-2021. Измерительная техника, (6), 3–8 (2022). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-6-3-8 ; https://elibrary.ru/qchujo
  18. Коршунов В. А., Яшин А. В. Отечественное Радиоприборостроение. Часть. 3. О неотложных мерах по инновационному развитию отечественного радиоприборостроения и парка средств измерений. Датчики и системы, (5(180)), 23–30 (2014). https://elibrary.ru/qkunez
  19. Павловский О. П., Черногубов А. В., Мальтер И. Г. Создание нового поколения радиоизмерительной аппаратуры миллиметрового диапазона. Измерительная техника, (11), 58–64 (2010). https://elibrary.ru/navmml

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).