Badania i pomiary w zakresie subterahercowym

W laboratorium możliwe jest przeprowadzanie pomiarów w bardzo szerokim zakresie częstotliwości dzięki unikatowemu zestawowi złożonemu z czterowrotowego wektorowego analizatora obwodów PNA-X firmy Agilent Technologies oraz 6 par głowic rozszerzających zakres częstotliwości do 500 GHz. Każda z par głowic przeznaczona jest na jedno pasmo standardowego falowodu prostokątnego i umożliwia dwuwrotowy pomiar macierzy rozproszenia (amplituda i faza) z bardzo dużą dynamiką (ponad 100 dB). Zestaw ten wykorzystywany jest do pomiarów parametrów anten oraz jest częścią quasi-optycznego stanowiska pomiarowego do charakteryzacji materiałów w zakresie milimetrowym i subterahecowym.

Stanowisko pozwala na prowadzenie wszechstronnych badań w zakresie częstotliwości do 500 GHz, w szczególności układów mikrofalowych i układów na fale milimetrowe. Jest pierwszym i według wiedzy wnioskodawcy jedynym w Polsce stanowiskiem umożliwiającym dwuwrotowy pomiar pełnej zespolonej macierzy rozproszenia (amplituda i faza) w całym zakresie częstotliwości od 10 MHz do 500 GHz. Jest także jedynym w Polsce stanowiskiem umożliwiającym pomiary sondami ostrzowymi w paśmie do 500 GHz, na przykład pomiary układów scalonych przez bezpośredni kontakt do krzemowej struktury. Stanowisko oprócz badania parametrów rozproszenia układów aktywnych i pasywnych w paśmie subterahercowym, umożliwia także m.in. pomiary mocy sygnałów, punktu kompresji, pomiary parametrów szumowych układów aktywnych, badania charakterystyk antenowych oraz - w konfiguracji z układem quasi-optycznym na stole optycznym - badania właściwości materiałów metodami w wolnej przestrzeni. Stanowisko było wykorzystywane także do eksperymentalnej weryfikacji działania antyterrorystycznego systemu obrazującego typu "massive MIMO" działającego w paśmie 120 GHz.

Obsługą przedmiotowego stanowiska zajmuje się obecnie 8 osób z Pracowni Anten i Techniki Subterahercowej w Instytucie Radioelektroniki i Technik Multimedialnych Politechniki Warszawskiej: jedna osoba z tytułem profesora, czterech doktorów i trzech doktorantów. Zespół przeszedł dwa szkolenia z obsługi stanowiska: pierwsze 3-dniowe szkolenie z obsługi zestawu głowic falowodowych współpracujących z wektorowym analizatorem obwodów prowadzone przez specjalistów z firm Agilent Technologies, Inc. (obecnie Keysight Technologies, Inc., producent wektorowych analizatorów obwodów) i Virginia Diodes, Inc. (producent falowodowych głowic nadawczo-odbiorczych) oraz drugie 2-dniowe szkolenie z obsługi stacji ostrzowej w pomiarach na falach milimetrowych prowadzone przez specjalistów z firmy Cascade Microtech, Inc. (obecnie FormFactor, Inc.). Członkowie zespołu ponadto na bieżącodokształcają się uczestnicząc w seminariach i webinariach ogranizowanych przez producentów narzędzi wchodzących w skład stanowiska, jak i ich rynkowych konkurentów. Dzięki temu zespół ma szeroką znajomość problematyki pomiarów mikrofalowych, na falach milimetrowych i submilimetrowych. Główne doświadczenie zdobyte zostało jednak podczas praktycznego wykorzystania stanowiska w trakcie licznych prowadzonych prac badawczych. Zespół wykonywał na stanowisku między innymi:

• pomiary charakterystyk promieniowania anten na fale milimetrowe (30-300 GHz) i submilimetrowe (powyżej 300 GHz),
• pomiary charakterystyk promieniowania i charakterystyk polaryzacyjnych anten mikrofalowych pasywnych i aktywnych, w tym tzw. anten z modulacją czasową,
• badanie różnych autorskich systemów łączności z adaptacyjnym kształtowaniem wiązki na pasma 863-870 MHz, 2,6 GHz, 5,5 GHz, 22-26 GHz, 28 GHz, 36 GHz,
• pomiary układów scalonych opracowanych przez polskie firmy z sektora R&D, np. układów nadajników i odbiorników na pasma 94 GHz i 120 GHz,
• pomiary parametrów elektrycznych różnych rodzajów materiałów w paśmie do 500 GHz, w tym m.in. materiałów na bazie grafenu, ferroelektrycznych, metamateriałów, spieków ceramicznych oraz materiałów pochłaniających fale elektromagnetyczne,
• badania komponentów fotonicznych, np. anten fotonicznych i przetworników elektrooptycznych.

Członkowie zespołu wykorzystywali omawiane stanowisko w ponad 20 projektach, opisując rezultaty badań w ponad 300 publikacjach. Są także twórcami 14 wynalazków, które uzyskały ochronę patentową, oraz kilku kolejnych oczekujących na przyznanie ochrony. Członkowie zespołu obsługującego stanowisko są przy tym stale zaangażowani w prace nad utrzymaniem i doposażaniem go w nowe elementy zwiększające jego potencjał w działalności naukowej jednostki.