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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag January 11, 2017

Contemporary evaluation of measurement uncertainties in vector network analysis

Eine zeitgemässe Bewertung der Messunsicherheiten in der Vektornetzwerkanalyse
Markus Zeier, Johannes Hoffmann, Juerg Ruefenacht and Michael Wollensack
From the journal tm - Technisches Messen

Abstract

The evaluation of measurement uncertainties in vector network analysis is a demanding task. The metrology guide EURAMET cg-12 (formerly EA 10/12) is dedicated to this topic and serves as a guideline for calibration laboratories and national metrology institutes. The guide has been revised, acknowledging the technical progress in the field. The new method is in agreement with relevant standards on uncertainty evaluation.

Zusammenfassung

In der Hochfrequenzmesstechnik werden mit dem Vektornetzwerkanalysator Reflexion und Transmission in Amplitude und Phase als Funktion der Frequenz gemessen. Dazu muss das Gerät vorgängig kalibriert werden. Die mehrdimensionale Messgrösse, der mehrstufige Messprozess und die relativ grosse Datenmenge erschweren jedoch die Berechnung der Messunsicherheit. Das Dokument EURAMET cg-12 (früher EA 10/12) befasst sich mit dieser Thematik und dient als massgebende Richtlinie für Kalibrierlabors und nationale Metrologieinstitute. Die darin aufgezeigte Methode der Messunsicherheitsberechnung ist jedoch unvollständig und macht Annahmen, die einer näheren Überprüfung nicht standhalten. Das Dokument wurde überarbeitet unter Berücksichtigung des technischen Fortschritts in der Hochfrequenzmetrologie. Die neue überarbeitete Methode richtet sich nach den GUM-Dokumenten und damit relevanten Standards der Messunsicherheitsberechnung. Dabei wird der gesamte Messprozess in einem Messmodell erfasst. Dadurch werden sämtliche Faktoren, welche die Messung beeinflussen, in der Messunsicherheit berücksichtigt. Da dies aber zu langen Gleichungen und komplizierten Berechnungen führt, ist die Unterstützung durch geeignete Software unerlässlich. Es wird eine Softwarelösung vorgestellt, welche die Anforderungen erfüllt und dem Benutzer die Umsetzung der neuen Methode erheblich erleichtert.

Acknowledgement

This work was partly funded through the European Metrology Research Programme (EMRP) Project SIB62 “Metrology for New Electrical Measurement Quantities in High-frequency Circuits”. The EMRP is jointly funded by the EMRP participating countries within EURAMET and the European Union.

Received: 2016-11-21
Revised: 2016-12-13
Accepted: 2016-12-14
Published Online: 2017-1-11
Published in Print: 2017-5-24

©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston

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