measurement-and-instrumentation
The Impact of Frequency- dependent Losses on S Parameter Accuracy
Table of Contents
إذ يشير إلى أساسيات البارامترات وإلى نموذج VNA Error
وتُعرِّف معايير الفرز (المعايير) كيف تُسرّب موجات الفولطية المسافرة في موانئ جهاز ما.() وأي خطأ في الاختبارات يُزال في إطار خط العرض (VLT:1]) هو معامل انعكاس للمدخلات مع انتهاء ميناء 2 في حالة عدم وجود نظام؛ أما S]21 فيحدد فيه معامل التصحيح في النقل الأمامي.
S[F6] reflection numbers. Small magnitude or phase errors propagate into derived quantities such as group delay, stability cycles, and noise parameters. Modern VNAs sweep a sinusoidal source and use tuned receivers to coherently detect incident, reflected, and transmitted signals. The raw readings pass through an error-correction algorithm built on a systematic imperfection model
ويفترض هذا النموذج معايير المعايرة (Open, Short, Load, Thru) معروفة تماماً في كل تردد مقاس - لا يمكن أن يكون طبيعياً، أما معيار ثورو، الذي كثيراً ما يكون طول خط النقل، فيظهر فقداناً معتمداً على التردد من تأثير الجلد وخصوم فقدان الديكل، وإذا تعامل برنامج VNA مع الثور على أنه لا يخسر أو يستخدم تواتراً غير دقيق في التسبب في حدوث خسائر في حدوثها.
تفكيك الآليات المادية لفقدان الموظفين
وتتسبب عدة ظواهر مادية متميزة في تصعيد الإشارات الذي ينمو بوتيرة متواترة، ويترك كل منها توقيعا فريدا على بيانات S-parameter إذا لم يكن قد تم وصفها وحذفها على النحو المناسب.
الفشل وذوي الجلد
ومع ارتفاع الترددات، فإن الحشود الحالية نحو سطح الموصل، مما يقلل من المساحة المتشابكة الفعالة ويزيد من المقاومة.() ويقضي ] بتأثير الجلد بأن عمق الجلد (يتناقص بنسبة الـ √)(و) ويظل الارتفاع بسبب فقدان السلوك (ألفا ) السلوك السلس:3].
ويؤدي تقريب السطح إلى تفاقم فقدان الموصلات، إذ أن الذروة والوادي المصغرة على قوة النحاس التي تستخدم بالكهرباء والتي تُستخدم في السفر إلى مسار أطول، ويمكن أن تحدد نماذج مثل فوارق الحمرستاد - جينسن أو نموذج هوري " كرة الثلج " هذه الزيادة في طول المسارات، وفي ارتفاع الترددات المميتة (30 غيرتز وما فوقها)، فإن التقريبية يمكن أن تضاعف من الخسائر في السلوك.
التلقيم الديوي والفقدان
(ج) تُظهر المواد الفرعية وجود سمسار (د.م) يحول الطاقة الكهرومغناطيسية إلى حرارة، ويظهر أن التناقص المستمر في الخسارة التغذوية (ألفا [(FLT:0])(د) ) يزيد خطياً مع التردد: Á()(د)
المعيار FR-4 (الدبابات الجامدة 0.02) غير مناسب للعمل الدقيق S- - parameter فوق 1 GHz. [(FLT:0]Low-loss laminates) استناداً إلى PTFE أو مركبات الهيدروكربون المسيل للدمغ (مثلاً، يُنتج عن ذلك سلسلة RO4000) فقدان tana
الإشعاع، والطرق الفرعية، والفقدان المزدوج
At higher frequencies, structures such as open —linkline- -‐-link, tightly spaced bends, and vias radiate energy into free space. Radiation loss often scales proportionally to f2 or f3. In microstrip circuits, surface waves launched within the substmeter carry away from the intended signal path, appearing as excess comor traceion loss (high S[FLT21):
الخسائر المغناطيسية والفيريتية
وتختلف المكوّنات التي تستخدم خبزات مغناطيسية، ومواصفح، وأجهزة تحويل ذات نطاق واسع - مع الخسائر المغناطيسية التي تعتمد على الترددات العالية - وتختلف القدرة المعقدة (ميكرون - ميكروك) بقوة مع التردد؛ وكثيرا ما يمثل الجزء المتخيل من ميكروغرام آلية للخسارة تكون في كثير من الأحيان غير محفورة بدرجة عالية ومستقلة عن درجات الحرارة.
المتسبب في فقدان القدرة على الحركة والفقدان في الفترة الانتقالية
فالتفاعل بين كابل كواكسي ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (الربط بين الإطلاق النهائي أو إطلاق الحواف) هو مصدر رئيسي للخسارة والتشويه التدريجي المعتمد على الترددات، ويستلزم سوء الاتصال، أو سوء الفهم عند الإطلاق، أو سوء التوازن بين دبوس مركز الاتصال ومزود ثنائي الفينيل متعدد الكلور وجود انحرافات تفاعلية، بل إن عدد قليل من أجهزة التنظيف ذات الترددات العالية، قد يُحدث نقصاً في الدقة.
كيف يُمكن للخسائر أن تُسرّب الجائزة
وتأثير الخسارة التي تعتمد على الترددات على قياسات نظام تقييم الأداء غير متعمد لأنه يشوه البيانات الخام وعملية المعايرة، وتنشر الآثار من خلال نموذج الخطأ وتظهر بطرق محددة وقابلة للقياس.
Magnitude Errors in Reflection Measurements (S11], S]22)
وعندما يقيّم نظام الـ دي. تي من خلال كابل أو تركيبة ضائعة، فإن الإشارة المبيّنة تُظهر تطوّر مجرى مائيين، وإذا كان معيار VNA يعامل الطريق على أنه غير مُفقد تماماً، فإن فقدان العودة المُبَرَّر عنه سيكون أفضل من الواقع، وأن الموجة المُقاسة أقل، مما يؤدي إلى تقييمات مقارنة بين التجاوزات في قياس الافتراضات، وقد يؤدي إلى وجود معامل تضاهيمنة للتقلبات الافتراضية الفعلية للارتقاء.
ويتسبب فقدان نصف ثنائي الفينيل في مسار الاختبار في خسارة كمية قدرها 0.5 دائب في اتجاه واحد في حدوث خطأ قدره 1.0 دي بي في فقدان العائد المقاس، وفي ترددات ممه، حيث يمكن أن تتجاوز الخسائر في خط واحد من ثنائي الفينيل، يصبح هذا الخطأ مهيمناً.
Transmission Magnitude and Phase Distortion (S21], S]12)
وتشمل الإرسالات المباشرة فقدان جميع عناصر السلسلة بين الموانئ، وإذا تغيرت درجة الخسارة في الاختبارات مع التواتر، فإن التشويهات التي تقاس بـ " S(21) ستشمل ذلك التكهن بالتركيب، مما يؤدي إلى زيادة تقدير الخسائر السلبية الناجمة عن تغير المناخ أو إلى انخفاض تواتر حدوث زيادة في عدد المضخمين.
فعلى سبيل المثال، قد يضيف تركيب طويل طوله 10 سنتات على مستوى منخفض التكلفة 2 دي بي في 20 جيهرتز، وإذا لم تكن هذه الخسارة مُلغية، فإن S21 ] من 10 مُصَلِّف دي بي سيظهر 12 دي بي، وسيظهر زوج ثنائي ثنائي ثنائي ثنائي ثنائي - 3 دي بي بي - 5 د.
الانحرافات المتردية في القياسات التفاضلية والمختلطة
ويتطلب قياس الدوائر التفاضلية )HDMI، USB، Ethernet( تحويل مقاييس ذاتية وحيدة إلى بارامترات مختلطة )SDD، SCC، SCD، SDC(، إذا كانت للكابلات أو التركيبات على الأزواج المتمايزة خسائر غير متوافقة على الترددات، فإن شروط تحويل الموديل )الاتفاقية الخاصة لمكافحة التصحر، والرقم القياسي للتنمية الصناعية( قد تبدو مختلفة عن الفارق في النفايات.
معايرة
وتحتوي مجموعات المعايرة على معايير مفتوحة وقصيرة ومحملة وثرو، وكثيرا ما تكون " العطور " خطاً طولياً لنقلها مع ما يعرف عن فقدانها وتأخرها في المرحلة، وإذا لم يكن قد تم وصف خسارتها بدقة عبر الترددات، فإن نموذج خطأ VNA يفترض مصطلحاً غير صحيح لتتبع الانتقال، بل إن حالات عدم الدقة الصغيرة (عدد عُشر من الدي في أعلى تواتر) تُحدث آثاراً مُضبة في خط العرض المُصَّبة.
التوقيعات العالمية الفعلية على التدابير المفقودة
(ب) أن ينظر في خط مصغر قدره 10 سم على أساس سعر أدنى قدره 4 ميغاهيرتز، وفي 2 جيهرتز قد تبلغ خسارة الإدخال 0.5 دي بي، ولكن في 18 جيهرتز يمكن أن تتجاوز 3 دي بي. وإذا وضع مهندس خطاً من خطوط الـ دي تي المتوسطة والمعيارات مع مجموعة من أدوات القياس الخاصة بالوصلات، فإن خط الخسارة أعلى من خط الخسارة في الألف.
وتظهر التشويهات في المرحلة على خريطة سميث، ويدور خط الانتقال المفقودة في معامل التأمل على طول دوامة نحو مركز الرسم البياني، وليس في دائرة مثالية، وعندما لا يُعتبر هذا الشعار ذا طابع، يبدو أن الازدحام في مدخلات نظام " DUT " قد تحول، مما قد يتسبب في إضعاف شبكة المطابقة المطلوبة لنقل السلطة على النحو الأمثل.
استراتيجيات استصلاح الاستحقاق من الفضاء الخارجي
وتوجد حافظة قوية من التقنيات لتحديد ونموذج الخسائر المعتمدة على الترددات من البيانات النهائية الخاصة بالمواصفات.
تقنيات المعايرة المتقدمة
أما أكثر الطرق المباشرة في الدفاع فهي طريقة معايرة تُسدِّد في جوهرها خطوط نقل الخسارة. Through —ReflectLine (TRL) ]
معايير المعايرة القائمة على البيانات
ويحسن الانتقال من معامل العيار المتعدد الطوابع إلى نماذج قائمة على البيانات تحسينا كبيرا من الدقة، إذ أن مجموعات المعايرة الحديثة من [(FLT:0] Maury Microwave ) وملفات قياس البقعة (SNp) لكل معيار في كل نقطة تردد، وتلتقط هذه الملفات الخسائر غير المباشرة والنماذج الخفية للمعايير نفسها.
طرق التفكيك المتقدمة
وعندما يكون من المستحيل إجراء معايرة مباشرة في طائرة DUT، فإن آثار تركيب المستخرجات ذات الطابع الالرياضي، وهي طريقة 2x-Thru هي طريقة شائعة بالنسبة للوصلات بين ثنائي الفينيل متعدد الكلور: فهي تفترض التماثل، وتضع هيكلاً " متطوراً " من حيث الطول، وتستخرج مقاييس نصف مستعملة مقاييس للثبات التحلل التسلسلي المتكرر.
تحديد الوقت وما بعد التجهيز
ويعزل التمجيد المائي (المتاح في العديد من عمليات التقييم الذاتي) الأفكار عن الموصلات أو المكيفات عن طريق فتح باب الاستجابة غير المرغوبة في المجال الزمني، وعندما يقترن ذلك بتصويب الأخطاء التواترية، يمكن للزلاج أن يوقف الأخطاء المتبقية المتصلة بالخسائر، غير أن القياسات غير المرغوب فيها تختلف اختلافاً تاماً في الوقت المناسب عن حالة الاستجابة المستندة إلى نظام الإبلاغ عن التكنولوجيا الرقمية التي قد لا تُبقي على فترات زمنية دقيقة للتكييف المقاييس.
المحاكاة والنماذج
ويمكن أن يتوقّع المحاكاة ذات القيمة العالية 3 دال (التي تستخدم أدوات مثل محطة الفضاء الأوروبية أو لجنة العلم والتكنولوجيا أو سونيت) بدقة فقدان الترددات أو الانتقال المسبق، الذي يعتمد على الترددات، ويمكن إدراج هذا المقياس المحاكاة الخاص بالمسافات المتناهية الصغر في تصحيح الخطأ الذي يقوم به نظام تقييم الأداء لنقل الطائرات المرجعية مباشرة إلى نظام DUT، وهذا النهج " العيار عن طريق المحاكاة " لا يقدر بثمن في الترددات السابقة 110.
تصميم المواد واختيارها
(أ) تقليل الخسارة قبل دخول حلقة القياس هو استراتيجية استباقية، إذ إن اختيار السائل المنخفض مع رغاوي نحاسية سلسة يقلل بدرجة كبيرة من كل من الديليكتي والسلوك المخفف.
معايير الصناعة وقابلية القياس
ولضمان الثقة العالمية في قياسات المقاييس العالية، فإن المعاهد الوطنية لعلم الميثان مثل NIST] و PTB تحتفظ بخدمات معايرة يمكن تتبعها، وتميز هذه المؤسسات معايير الخسارة بعدم اليقين بألف من المعاملات ذات الحساسية العالية.
توسيع نطاق الاستحقاق ليشمل الترددات المقبلة
ونظراً لأن النظم اللاسلكية تهاجر إلى خطوط الموجات (24 GHz-52 GHz) وما بعده بالنسبة لـ 6G، والرادار الآلي، والوصلات الساتلية، فإن أثر فقدان أجهزة التكتل ذات الترددات العالية، يتطلب وجود نماذج قياسية مدمجة للموجات، وخطوط ضوئية مجهزة جواً، وتحولات متطورة إلى تكنولوجيات مكملة للترددات تهدف إلى التقليل إلى الحد الأدنى من الخسائر المادية.
فالخسائر التي تعتمد على التردد هي واقع مادي لا مفر منه في قياسات الموجات المتوسطة والميكرومائية، ولكنها لا تحتاج إلى بيانات نهائية، ومن خلال مزيج من المعايرة المتقدمة، واختيار المواد المتأنية، والارتقاء الذكاء، والقابلية للتتبع الدقيق، يمكن للمهندسين الحفاظ على دقة الاختبارات المتناظرة من العاصمة إلى تيراهيرتز، والعامل الخسارة لا بوصفها منهجية سليمة، وإنما كنموذج متغير.