Меня всегда поражало, каким образом пионеры электроники, и в особенности СВЧ электроники, выполняли свои исследования с минимумом измерительного оборудования, или даже при полном его отсутствии. Как вы сможете сконструировать или починить что-либо, не имея возможности измерить основные параметры? Тем не менее, редко располагая чем-либо, кроме самых примитивных измерителей, первые изобретатели были в состоянии сделать очень многое. Герц, Тесла, Маркони и другие фактически обходились без серьезных измерений. Сегодня мы на это неспособны.
Измерительные приборы д’Арсонваля (D’Arsonval) были доступны даже в 19 столетии, однако измеряли они лишь постоянный ток, а позже переменный с помощью дополнительного выпрямителя. Радиочастотные измерения были особенно сложны, если не невозможны. Измерения частоты и длины волны выполнялись с помощью так называемых волномеров, представлявших собой просто перестраиваемые резонансные схемы или объемные резонаторы. Другими средствами измерений длины волны были щелевые кабели и волноводные линии. К счастью, кто-то догадался использовать диод для смешивания и понижения частоты, позволив, тем самым, проводить измерения на низких частотах.
 |
| Фото с сайта physics.kenyon.edu. |
Несмотря на отсутствие реальных средств измерений, мы смогли получить радары, ВЧ, УВЧ и СВЧ-радио, а также спутники. Я пытаюсь представить себе, сколько же было просижено штанов, но, так или иначе, это было сделано. А может, они вообще ничего не измеряли.
Исключительно из любопытства я вернулся в свою институтскую юность и просмотрел учебники по радиолокации Термана (Terman), чтобы понять, что в них должны были рассказывать о радиочастотных измерениях. Как я обнаружил, совсем немного. Даже в исключительно популярной в эпоху Второй мировой войны серии книг, выпущенных Радиационной лабораторией Массачусетского технологического института, об измерениях сказано мало. Помните эти книги? Их было 28, и только в двух в какой-то степени затрагивались измерения. У моего первого работодателя был полный комплект этих книг, на которые впоследствии я стал регулярно ссылаться. Я хотел бы иметь ту библиотеку даже сегодня. Это целый клад хорошей, оригинальной теории и практики.
Сегодня нам посчастливилось иметь широчайший спектр средств измерений для СВЧ диапазона, предлагаемых множеством изготовителей. Генераторы сигналов, анализаторы спектра, измерители мощности и шума, векторные анализаторы цепей и сигналов и еще множество других специальных приборов. Мы даже можем измерять такие странные вещи, как PIM (Пассивная интермодуляция). Есть очень мало такого, что мы не можем надежно измерить. Учитывая исключительную сложность современных радиочастотных систем и продуктов, мы должны быть благодарны за то, что имеем некоторые из этих приборов. Цены, конечно же, крайне высоки, однако в большинстве случаев оправданы.
Например, как можно тестировать и оценивать продукты WiGig 802.11ad? В них используется модуляция OFDM на частоте 60 ГГц с многоканальностью по входу и выходу (MIMO) и управлением лучом. С оборудованием сотовой связи 5G будет так же трудно, если не хуже. Все же есть несколько компаний, которые могут предоставить приборы, способные выполнять эти измерения. Тем не менее, я продолжаю думать о тех исследователях, которые работают за пределами 100 ГГц. Что используют они? И как измерять терагерцовые сигналы, не говоря уже о том, как их генерировать?
В любом случае, будьте уверены, что несколько самых передовых компаний работает над созданием качественно новой продукции для измерений СВЧ, миллиметровых и терагерцовых волн. Скорее всего, прежде чем мы увидим некоторые из этих приборов, пройдет какое-то время, но, в конечном счете, у нас появится возможность использовать их, если, конечно, мы сможем их себе позволить.
В то время как наши пионеры могли обходиться самым малым, а то и вовсе не и иметь ничего, сегодня мы так работать не можем. Мы не можем создавать новые проекты, оставаясь в стороне от постановлений правительственных регулирующих органов, сертификационных требований и прочих факторов, без высокоточных и надежных измерений. Скажите «спасибо» своим поставщикам измерительного оборудования за то, они позволяют вам делать эту работу.
