مقدمة

ويعتمد مهندسو RF ومايكرويف على معايير الفرز (المقاييس) لوصف كيفية نقل شبكة خطية وتجسّد الإشارات في موانئها، وهذه الكميات التي تستخدم في الترددات الرئيسية ضرورية لتصميم أجهزة التكتل والمرشحات والمسافات وكميات الوصلات المترابطة، وتقاس عادة بمواد الترددات التي تستخدمها شبكة النواقل.

فالتقنيات التقليدية القائمة على التحول المباشر في نطاق أربعة هي بسيطة لتنفيذ التسرب الطيفي، وآثار التكتل الزهيد، والحساسية إزاء الضوضاء، وقد ظهرت على مدى العقدين الماضيين طرق أكثر قوة، حيث أصبح النظام في متناول الزمن مباشرة، ويستخدم استراتيجيات متقدمة في مجال تحديد مقاييس النظام الحديثة، ويستخدم نماذج قياسية متطورة، وتستطلع هذه المادة النظرية، والتنفيذات العملية، وتوفِّر ملامسات دقيقة لهذه التقنيات.

الأساسيات: من الوقت إلى المحيط

[[Fse linear time-invariant network is fully characterized by its scatteringmel S(f) where each element S]ij[FLT:](f) is the complex ratio of the outgoing wave at port i frequency to the incident wave at port j, with all other porture terminated

ويستخدم مصطلح " التفريغ في الوقت " عادة إشارة سريعة أو دفعة ويسجل الموجة المعبر عنها من جهاز قيد الاختبار، ويلتقط انتقال المرض في الوقت الحاضر إشارة مرسلة، وفي كلتا الحالتين، فإن الموجة المقيسة هي تطور الحافز، ورد الازدحام في الدوائر، والرد على الضوضاء التي يُستعان بها في النظام.

التحديات في التحول التقليدي للوقت إلى التردد

ويعطي تدفق العمل النموذجي رقماً رقمياً للإطار الزمني الممتد، ويعزل الجزء من الاهتمام ببوابة زمنية، ويطبق وظيفة نافذة، ثم يحسب التحول الحادي الفصي (DFT). وتنشأ عدة آليات للتدهور:

  • Spectral leakage:] Even with a window function, energy from a strong spectral component can spread into adjacent bins, corrupting low —level S‐parameter details. This is especially problematic when high‐dynamicrange measurements are required, such as for filter stopband characterization.
  • Aliasing of time —Southdomain echoes:] If the record length is too short to capture all multiple reflections, the transform will represent an incomplete system response. For long lossy transmission lines, echoes can persist for tens of nanoseconds and require careful gating.
  • Noise amplification:] Transform —based extraction tends to distribute broadband measurement noise across the entire frequency band band band band, reducing the effective dynamic range. At frequencies where the signal energy is low, the noise can dominate the S‐parameter estimate.
  • Phase errors from misalignment:] A sub-in-sample time shift between the incident and reflected waveforms introduces a linear phase ramp in the frequency domain that is difficult to compensate accurate without triggering or advanced interpolation.
  • (أ) الحد الأقصى لمقياس التوقيت، محدود بزمن الارتفاع أو مسح النبض في المحفز ومعدل أخذ العينات، وأي محتوى تردد فوق تردد النيكيت، يُستَخَلَّم، ويُشوّه تقديرات المقياس المُتسمّى تماماً في قمة النطاق الترددي المستخدم.
  • Non —Nonideal terminations:] In a real measurement, the reference impedance is rarely exactly 50 œuvern over the whole bandwidth, causing systematic errors in the extracted S‐parameters if not corrected. Even highquality terminations exhibit highly dependent mismatch that must be calibrated.

وقد دفعت هذه القيود إلى تطوير تقنيات متطورة للتماثل واللاتماثل، تطغى على الاستخراج المباشر القائم على أساس الـ دي.دي.تي، وذلك بدمج القيود المادية في عملية التقدير، إذ أن العديد من هذه الأساليب يعامل الاستخراج كمشكلة لتحديد النظام، وهو ما يسوي عادة عملية التحويل.

النموذج المتقدم للزمن من أجل استخراج المعادن

وبدلا من معالجة البيانات المقاسة على أنها سلسلة من العينات المستقلة، فإن الأساليب المتقدمة تتناسب مع البيانات إلى نموذج ذي دوافع مادية تتصل معاييره مباشرة بالميزانيات S-MIN-matrix ويمكن أن تُجرى النمذجة في المجال الزمني، ويتم الحصول على المقاييس الفرعية من خلال تقييم وظيفة التحويل الرشيد للنموذج في ترددات الاهتمام، وهذا النهج يصف في جوهره الضجيج ويمكن أن يتضمن معرفة مسبقة عن عدد الأجهزة (مثلا، مثلا).

تحديد نظام التوقيت وتحقيقات الدولة

(أ) تحديد النظام يبني نموذجاً لأماكن العمل أو وظائف النقل يستنسخ سلوك المدخلات المقاس من النواتج، وبالنسبة لجهاز N-port، يمثل النظام في الفضاء الحكومي رقم:

⁇ (t) = A x(t) + B u(t), y(t) = C x(t) + D u(t)

(أ) و(ر) من النوعين المتناثرين للحادث والموجات المنعكسة/المنقلة، ويمكن تقدير المصفوفات ألف وباء وجيم ودال من مجموعة من الاستجابات المقاسة أو الدافعة باستخدام خوارزميات الفضاء الفرعية مثل N4SID أو MOESP، وهذه الأساليب قوية للضوضاء وتتطلب مدخلات قليلة من المستعملين تتجاوز ترتيب الدولة، وعندما تحدد المصفوفات، تكون النطاقات الاصطناعية في هذا المجال:

S](s) = D + C (sI — A)] = B

وهذا النموذج المظلي يُنفِّذ الاستقرار (أهداف ألف في النصف الأيسر من الطائرة)، ويمكن تحويله بسهولة إلى وظيفة رشيدة للتقييم في ترددات تعسفية، وقد يُثبت المهندسون في ] [أمر حكومي مُحكم به] أن تحديد المواقع الفرعية المُطبق على بيانات السحب/الضجيج من السحب يمكن أن يؤدي إلى اختيار 100 مقياس من المقاييس المثلى.

Rational Function Fitting with Vector Fitting (VF)

(أ) أن تكون هياكل الفرز (VIE) التي تُستخدم في الأصل في إطار نهج " VIE) و " SIEF " () هي عبارة عن مجموعة من أنواع الارتداد (V) التي يمكن أن تكون مثبتة بصورة مباشرة، وهي تُستخدم في إطارها أجهزة التفكيك (V)

تحليلات برونية وأساليب تجميل المعادن

هذه التقنيات العالية الاستبانة للتقديرات الطيفية نموذج موجة من الدافع إلى الاستجابة كمجموع من المضاعفات المعقدة:

h(t) = / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

ويحتاج أسلوب " بروني " إلى مشكلة التنبؤ بالخط لاستخراج أعمدة (ك) ) ويستخدم شكل المقياس المرجعي للنموذج المرجعي (GLT:2]، ويستخدم في الوقت الحاضر، ويُستخدم النموذج التقليدي للاختبار (GLT:3) ويُعدّل عادةً أسلوباً غير مكيف وحساس للضوضاء.

مقارنة أساليب الاستخراج

ويتوقف الاختيار بين هذه النهج الثلاثة المتماثلة على التطبيق، إذ أن تحديد الأماكن في الدولة مناسب تماماً لأجهزة متعددة الموانئ حيث يلزم نموذج مدمج لمحاكاة الدوائر، حيث أن تركيب المبيدات يتيح أكبر قدر من المرونة في معالجة الردود على الترددات التعسفية، ويستخدم على نطاق واسع في أدوات المحاكاة التجارية للكيمياء، وطرق تحديد الأعمدة المصفوفة أسرع بالنسبة للأوامر النموذجية الصغيرة والطفر عند استخدام بضعة نقاط حرفية.

  • State — Space (N4SID/MOESP):] Robust to noise, handles multiple inputs/outputs, requires user —defined order.
  • Vector Fitting:] Iterative pole refinement, good for wide frequency ranges, can enforce passivity.
  • Prony/Matrix Pencil:] Direct time-domain fitting, best for few poles, sensitive to order selection.

تقنيات التحرر والمعايرة

ونادرا ما تكون القياسات المتعلقة بالزمن مثالية؛ فهي تشمل الاستجابة الدافعة لمولدات الحفز، والكابلات، والسبل، وأمين العينة. ويزيل التشويهات المنهجية هذه، ويترك الرد على الـ دي. تي، الذي يمكن استخلاصه بشكل أكثر نظافة.

:: تنظيم عملية التصوير بالفيضات وتصفية النسيج

ونظراً إلى الناتج المقيس (ر) = (ح) sys](t) ⁇ x(t) + (ن)) حيث [(H]FLT:2]]sys(t) يشمل القياس DUT ورد النظام، فإن الهدف هو استعادة الضجيج (DUT) [التردد]

HWiener(f) = H]ref*(f)/(و) [(H]ref(f) ⁇ 2 +A)

وفي حالة ما إذا كانت ألفا مواصفات تسوية ضوئية، وبعد أن تتحول، يمكن أن تكون الاستجابة من نوع ألفا أكثر تحولا للحصول على مقاييس ذات ترددات ذات ترددات متطورة، مع انخفاض كبير في نطاق الترددات، واتساع نطاق الترددات، ويحول المعالجة الدقيقة للتسوية دون حدوث ضوضاء في الترددات التي تكون فيها وظيفة نقل النظام باطلة للغاية، وتستخدم النهج الأكثر تقدماً نسبة الاختبار قواعد التخونوف أو التباين الكلي للحفاظ على الملامح

معايرة استخدام المعايير المعروفة

(أ) إذا كان نظام تقييم المخاطرة معادلاً مع معايير الاختلال في متوسط الحجم، أو معيار عدم القدرة على إحداث تغيير في القيمة، أو عدم وجود معيار في القياسات، أو عدم وجود معيار في نوع (المقياس) أو عدم وجوده، أو عدم استخدام معايير محددة في القياسات، أو عدم وجود معايير محددة.

النهج التعليمية والتعلمية في مجال الأشعة

ويمكن للشبكات العصبية أن تتعلم من الموجات المتوسطة التي ترتفع من حيث الزمن إلى البارامترات المباشرة من بيانات التدريب، كما أن وجود شبكة متداخلة أو متلازمة يمكن أن يُدرَّب على ملايين الأزواج المحاكاة (العلامات المتحركة، المتغيرات الجامدة) التي تُظهر بعد ذلك، على أساس التحلل المغناطيسي، على الرغم من أن هذه الشبكة تتعلم بشكل ضمني من أجل إجراء اختبارات الاختزالة.

التنفيذ العملي والنظر في تجهيز الإشارات

وضع القياسات واقتناء البيانات

ويبدأ استخراج المعادن ذات الجودة العالية بسجل نظيف زمنياً، ويمكن استخدام حافز له فترة ارتفاع سريعة (مثلاً، " 20 رطلاً لزوارق النطاق حتى 20 غيغاهيرتز " ) أو نبض ثاني يغطي النطاق الترددي المرغوب، وينبغي أن يكون معدل العينة 2.5 x الحد الأقصى من تواتر الاهتمام، كما أن طول التسجيل يجب أن يلتقط جميع أشكال التقلب المتعددة الهامة.

التوقيت والربط بين الزمن والزمن

فقبل تطبيق أي خوارزمية استخراج، كثيرا ما تُطبق بوابة زمنية لعزل رد الـ DUT عن التفكيكات الموصلية والتفكيرات المثبتة، غير أن التلميحات العدوانية تُدخل مواصفاتها الخاصة بـ " جيبز - فينوبون " ، وتُستبدل التقنيات المتقدمة بالمقياس الصلب بنافذة سلسة وقابلة للتعديل (مثلا، مصانع الكيمتر المائل) أو تستخدم مخططات الوصلات الارتدادية

النظام النموذجي

فالطرق المتماثلة تتطلب اختيار نظام نموذجي (عدد الأعمدة) - وهو أمر منخفض جداً في إطاره يُعد البيانات؛ وشديدة جداً على الترتيب، وضجيج الضوضاء بدلاً من السلوك الحقيقي في نظام السحب والتصنيف، وينطوي على معايير متداخلة بين نماذج الاختياقات المتعددة على توجيه الاختيار.

التقييم وتحليل الأخطاء

(ب) عدم اكتمال تقنية استخراج الغازات دون تحديد حجمها، مقارنةً بالمواصفات المستخرجة من SAparameter مقابل قياس مرجعية لـ " VNA " (DUT)، مع إيلاء الاهتمام لحجمها وتأخرها في المجموعات، ويوفر حجم الخطأ المركب (EVM) قياساً واحداً من حيث التدفق، وقد يكون ذلك بالنسبة لمقاييس حرجة مثل " SFLT:0 " ()(11) )

دراسة حالة: استخراج مدافع من طراز S-Parameters من محرك عالي السرعة

The further Gb/s board-inedge connector measured with a 35‐ps risetime TDR module and a 20 — G-GHz sampling oscillo. A traditional FTbased extraction yields S11[−‐- -1] that oscillates by TD1.5 dB above 15 GHz due to spector

الاتجاهات المستقبلية

وأخيراً، فإن تطبيقات النطاقات فوق النطاقات (110 غيهرتز وما بعده) تُدفع بالحدود القصوى لكلا الصكين المميزين وأجهزة التطهير الإستخراجية، وهي تُحدِّد أيضاً من سرعة استخدام العينات المستخدمة في عمليات الاستخلاص، وتقنيات الاختراق الكهربائي، حيث تُنتج سجلات مفصَّلة زمنياً مع حلول ثاني، ولكن الحد الأدنى من الضجيجات في القياس أعلى من استراتيجيات الفرز.

خاتمة

إن الحصول على تواتر دقيق من قياسات الزمن - الدوافع يمثل تحدياً يولد عملية تجهيز الإشارات ونظرية الموجات الدقيقة والنماذج الحسابية، وفي حين أن التحولات الهندسية البسيطة التي تتحول إلى تواتر أكبر لا تزال تمثل أول مرور، فإن ذلك كثيراً ما يكون غير كافٍ بالنسبة للارتفاع العالي في الترددات، ومتطلبات التصميم المنخفضة القيمة، والتقنيات المتقدمة التي تستمد من تحديد المواقع الفرعية ورسم خرائط الأثر التقليدية