IEC 61580-3:1997

Methods of measurement for Waveguides - Part 3: Variation of group delay

Applies to the variation of group delay of a wave propagated in waveguide or waveguide assemblies. Characterizes the group delay variation of a wave propagated in waveguide or waveguide assemblies.

Méthodes de mesure appliquées aux guides d'ondes - Partie 3: Variation du temps de groupe

S'applique à la variation de temps de groupe des ondes propagées dans les guides d'ondes ou ensembles de guides d'ondes. Caractérise la variation du temps de groupe d'une onde propagée dans les guides d'ondes ou ensembles de guides d'ondes.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 23-Jun-1997
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 17.220.20 - Measurement of electrical and magnetic quantities
• ICS: 33.120.10 - Coaxial cables. Waveguides
• Technical Committee: SC 46F - RF and microwave passive components
• Drafting Committee: WG 1 - TC 46/SC 46F/WG 1
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 24-Jun-1997
• Completion Date: 31-Jul-1997

Overview

IEC 61580-3:1997, titled "Methods of Measurement for Waveguides – Part 3: Variation of Group Delay," is an international standard developed by the International Electrotechnical Commission (IEC). This standard outlines test methods for characterizing the variation of group delay in waves propagating through waveguides or waveguide assemblies. Accurate measurement of group delay variation is essential for understanding signal integrity and ensuring high-performance transmission in communication systems.

The standard applies specifically to group delay variation-also known as group delay distortion-which occurs due to nonlinear frequency dependencies along waveguide paths. Variations in dimensions, reflections, filtering effects, and multimode propagation contribute to changes in group delay that can degrade signal quality.

Key Topics

Group Delay and Its Importance

• Group delay refers to the time delay of a signal's envelope as it passes through a device or medium.
• The variation of group delay describes how this delay changes with frequency, affecting the phase characteristics of the waveguide.
• Nonlinear behaviors in waveguides, such as reflections or structural inconsistencies, introduce group delay distortion that can distort transmitted signals.
• Understanding and controlling group delay variation is critical to maintaining the fidelity of wideband and high-speed signals.

Measurement Principles

IEC 61580-3 defines three primary measurement methods for evaluating group delay variation:

• Static Numerical Differentiation (a): Uses mathematical differentiation of phase response data to determine group delay changes. This requires high-precision instruments and sophisticated data processing.
• Amplitude Modulation (AM) Measurement (b): Employs amplitude-modulated RF signals transmitted through the waveguide, with phase differences compared at input and output. This approach can be implemented using standard RF laboratory equipment.
• Frequency Modulation (FM) Measurement (c): Uses frequency-modulated signals for phase comparison, necessitating more complex test setups and calibration.

Each method offers trade-offs in equipment complexity, cost, and measurement accuracy. For instance, AM measurement methods are accessible and practical with common RF lab tools, while numerical differentiation and FM methods demand specialized hardware.

Test Setup and Procedure

• The waveguide under test (WUT) is stimulated by an unmodulated or modulated RF signal.

• The phase of the output signal is measured and compared to the reference phase at the input.

• Group delay variation (∆τ) is calculated using phase versus frequency data and is expressed through the formula:

  ∆τ = -dφ/dω
  
  where:
  τ = group delay (seconds)
  φ = transmission phase (radians)
  ω = angular frequency (radians/second)
  

• Dedicated test setups described in the standard include two main configurations with specified equipment and procedural steps for precise measurement.

Applications

• Communication Systems: Ensuring minimal group delay variation in waveguides is crucial for maintaining signal integrity in microwave and millimeter-wave transmission lines.
• Radar and Satellite Systems: Waveguide components in these applications demand strict group delay control to prevent signal distortion affecting timing accuracy.
• RF and Microwave Equipment Manufacturing: Manufacturers use the standard methods to characterize components and waveguide assemblies during research, development, and quality assurance phases.
• Telecommunication Infrastructure: High-speed data transmission via waveguides requires accurate group delay characterization to optimize network performance.
• Testing and Calibration Laboratories: RF test labs apply the standardized measurement techniques to compare component specifications and benchmark performance against international references.

Related Standards

• IEC 60050: International Electrotechnical Vocabulary, which defines terms and general terminology used in electrotechnology, including waveguides and group delay.
• IEC 60027: Letter symbols used in electrical technology, relevant for harmonized notation in documentation.
• IEC 60417: Graphical symbols for use on equipment, aiding in standardized schematic representations.
• IEC 61580 Parts 1 & 2: Cover related waveguide measurement methods and test procedures.
• Other IEC technical committee publications relevant to cables, connectors, and communication accessories, providing context and support for waveguide testing.

Conclusion

IEC 61580-3:1997 is a vital standard for professionals in RF engineering, telecommunications, and microwave component testing. It ensures that group delay variation in waveguides is measured precisely and consistently, thereby promoting international harmonization and improving the reliability of signal transmission systems. Using these measurement methods helps prevent signal distortion, supporting the development of efficient and robust electronic communication infrastructure.

Standards Content (Sample)

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
61580-3
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1997-06
Méthodes de mesure appliquées
aux guides d'ondes –
Partie 3:
Variation du temps de groupe
Methods of measurement for waveguides –
Part 3:
Variation of group delay
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61580-3: 1997
Numéros des publications Numbering
Les publications de la CEI sont numérotées à partir de As from the 1st January 1997 all IEC publications are
60000 dès le 1er janvier 1997. issued with a designation in the 60000 series.
Publications consolidées Consolidated publications
Les versions consolidées de certaines publications de Consolidated versions of some IEC publications
la CEI incorporant amendements sont disponibles. Par including amendments are available. For example,
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to
indiquent respectivement la publication de base, la the base publication, the base publication
publication de base incorporant l’amendement 1, et la incorporating amendment 1 and the base publication
publication de base incorporant les amendements 1 incorporating amendments 1 and 2.
et 2.
Validité de la présente publication Validity of this publication
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept under
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état constant review by the IEC, thus ensuring that the
actuel de la technique. content reflects current technology.
Des renseignements relatifs à la date de Information relating to the date of the reconfirmation of
reconfirmation de la publication sont disponibles dans the publication is available in the IEC catalogue.
le Catalogue de la CEI.
Les renseignements relatifs à ces révisions, à l'établis- Information on the revision work, the issue of revised
sement des éditions révisées et aux amendements editions and amendments may be obtained from IEC
peuvent être obtenus auprès des Comités nationaux de National Committees and from the following IEC
la CEI et dans les documents ci-dessous: sources:
• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
• Annuaire de la CEI • IEC Yearbook
Accès en ligne* On-line access*
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour régulièrement Published yearly with regular updates
(Accès en ligne)* (On-line access)*
Terminologie, symboles graphiques Terminology, graphical and letter
et littéraux symbols
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur For general terminology, readers are referred to IEC
se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro- 60050: International Electrotechnical Vocabulary
technique International (VEI). (IEV).
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux For graphical symbols, and letter symbols and signs
et les signes d'usage général approuvés par la CEI, le approved by the IEC for general use, readers are
lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à referred to publications IEC 60027: Letter symbols to
utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical
symbols for use on equipment. Index, survey and
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et
compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617: compilation of the single sheets and IEC 60617:
Symboles graphiques pour schémas. Graphical symbols for diagrams.
Publications de la CEI établies par IEC publications prepared by the same
le même comité d'études technical committee
L'attention du lecteur est attirée sur les listes figurant The attention of readers is drawn to the end pages of
à la fin de cette publication, qui énumèrent les this publication which list the IEC publications issued
publications de la CEI préparées par le comité by the technical committee which has prepared the
d'études qui a établi la présente publication. present publication.
* Voir adresse «site web» sur la page de titre. * See web site address on title page.

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
61580-3
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1997-06
Méthodes de mesure appliquées
aux guides d'ondes –
Partie 3:
Variation du temps de groupe
Methods of measurement for waveguides –
Part 3:
Variation of group delay
 IEC 1997 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
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procédé, électronique ou mécanique, y compris la photo- including photocopying and microfilm, without permission in
copie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. writing from the publisher.
International Electrotechnical Commission 3, rue de Varembé Geneva, Switzerland
Telefax: [phone] e-mail: [e-mail] IEC web site http: //www.iec.ch
CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale
J
PRICE CODE
International Electrotechnical Commission
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue

– 2 – 61580-3 © CEI:1997
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 4
Articles
1 Domaine d’application et objet . 6
2 Généralités. 6
3 Principe. 6
4 Montages d'essai. 8
4.1 Montage d'essai 1. 8
4.1.1 Equipement d'essai . 10
4.1.2 Procédure . 12
4.1.3 Expression des résultats. 12
4.2 Montage d'essai 2. 12
4.2.1 Equipement d'essai . 14
4.2.2 Procédure . 16
4.2.3 Expression des résultats. 16
5 Exigences. 16
Figures
1 Montage d'essai 1. 10
2 Montage d'essai 2. 14

61580-3 © IEC:1997 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 5
Clause
1 Scope and object. 7
2 General . 7
3 Principle . 7
4 Test set-up . 9
4.1 Test set-up 1 . 9
4.1.1 Test equipment . 11
4.1.2 Procedure. 13
4.1.3 Expression of results. 13
4.2 Test set-up 2 . 13
4.2.1 Test equipment . 15
4.2.2 Procedure. 17
4.2.3 Expression of results. 17
5 Requirements. 17
Figures
1 Test set-up 1. 11
2 Test set-up 2. 15

– 4 – 61580-3 © CEI:1997
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
___________
MÉTHODES DE MESURE APPLIQUÉES AUX GUIDES D'ONDES –
Partie 3: Variation du temps de groupe
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 61580-3 a été établie par le sous-comité 46B: Guides d'ondes et
dispositifs accessoires, du comité d'études 46 de la CEI: Câbles, fils, guides d'ondes,
connecteurs et accessoires pour communications et signalisation.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
46B/224/FDIS 46B/227/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.

61580-3 © IEC:1997 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
___________
METHODS OF MEASUREMENT FOR WAVEGUIDES –
Part 3: Variation of group delay
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical reports or guides and they are accepted by the National Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61580-3 has been prepared by subcommittee 46B: Waveguides and
their accessories, of IEC technical committee 46: Cables, wires, waveguides, R.F. connectors
and accessories for communication and signalling.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
46B/224/FDIS 46B/227/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.

– 6 – 61580-3 © CEI:1997
MÉTHODES DE MESURE APPLIQUÉES AUX GUIDES D'ONDES –
Partie 3: Variation du temps de groupe
1 Domaine d’application et objet
Cette partie de la CEI 61580 est applicable à la variation de temps de groupe des ondes
propagées dans les guides d'ondes ou ensembles de guides d'ondes. L'objectif des méthodes
d'essai données ci-dessous est de caractériser la variation du temps de groupe d'une onde
propagée dans les guides d'ondes ou ensembles de guides d'ondes.
2 Généralités
La variation du temps de groupe d'un guide d'ondes en fonction de la fréquence décrit les
variations de la dérivée ou de la pente de la caractéristique de phase dans la bande de
fréquence. La variation de temps de groupe également souvent appelée distorsion du temps de
groupe est présente dans tous les guides d'ondes ayant un mode de propagation des ondes
avec une dépendance non linéaire de la fréquence sur la longueur d'onde. De plus des
variations dimensionnelles le long du guide d'ondes, des réflexions simples ou multiples, des
structures de filtres, des propagations multimode, etc. peuvent causer des variations
additionnelles de temps de groupe.
Des signaux de bande non nulle transmis dans des médias présentant de grandes variations
du temps de groupe peuvent être altérés de telle manière que dans le cas extrême, les
informations contenues dans la bande ne peuvent être restaurées.
3 Principe
Trois principales mesures sont actuellement utilisées:
a) la différentiation numérique statique;
b) la mesure en modulation d'amplitude (AM);
c) la mesure en modulation de fréquence (FM).
Les méthodes a) et c) demandent des équipements d'essai onéreux et/ou compliqués, ainsi
l'assemblage d'un montage d'essai à partir d'éléments singuliers peut ne pas être
recommandé. Cependant, des équipements d'essai dédiés, procurent des mesures précises de
variations de temps de groupe avec une représentation convenable des données.
La méthode b) peut ê
...