מבוא

מהנדסי RF ומיקרוגל מסתמכים על פיזור פרמטרים (S-parameters) כדי לתאר כיצד רשת ליניארית משדרת ומשקף אותות בנמלים שלה. אלה כמויות דו-קיום תדר חיוניים לתכנון מגבר, מסננים, אנטנה ורשומות בין-קשרות, והם נמדדים באופן שגרתי עם ניתוח רשת וקטורת (VNAs) אך במצבים מעשיים רבים הנתונים מופיעים לראשונה כמו דגימות שדה או מתח בתוך זמן מדויק (או ניתוח של זמן) כי הוא רלוונטי (Dmain) הוא זמן, כלומר, או טיפול יעיל של זמן, או טיפול תרופתי (אפקטיבי) הוא קריטי של פעילות גופנית (אפקטיבי (DREDREDREDREDIC) הוא קריטי של פעילות גופנית (אפקטיבי) הוא קריטי) הוא קריטי של טיפולית (אפקטיבי) אך במצבים רבים).

טכניקות קלאסיות המבוססות על טרנספורמציה ישירה של פורייה הן פשוטות ליישום אבל סובלות מדלפה ספקטרלית, אפקטים של הדבקה סופית, רגישות לרעש. במהלך שני העשורים האחרונים, שיטות חזקות יותר הופיעו כי המודל של המערכת ישירות בתחום הזמן, השתמש באפקטים מתקדמים של ייצוב, או להשתמש באסטרטגיות זיהוי מערכת מודרנית ולמידה מכונה.

מימון: מעת לעת-דומיין ל-S-Parameters

(ב) [ה]], [ה], [ה],], [ה], [ה],] [ה],] [ה], [ה],]][ה]]], [ה], [ה],], [ה], [ה],], [ה], [ה],], [ה'],], [ה']'[ה']']''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

זמן-דומיין רפיאומטריה (TDR) בדרך כלל משתמש אות צעד מהיר או אימפולסיבית ומקליט את גלפורת המשתקף של מכשיר תחת מבחן (DUT) שידור זמן-דומיין (TDT) לוכד את האות המועבר בשני המקרים, הגלום המדוייק הוא מהפכת הגמישות של המריצים הנכונים, התגובה האימפולסית, והתגובה הטפילטית של המערכת.

אתגרים ב-Anchal Time-to-Frequency Conversion

זרימת עבודה טיפוסית מדגימה את צורת הגלם של הזמן, מבודדת את החלק של עניין עם שער זמן, חלה על תפקוד חלון, ולאחר מכן מצמידת את המנגנונים של ארבעהייה (DFT).

  • (FLT:0) פיזור ספקטרום: FLT:1hil גם עם תפקוד חלון, אנרגיה מרכיב ספקטרלי חזק יכול להתפשט לתוך הבשורות הסמוכים, משחית פרטים ברמה נמוכה S-parameter.זה בעייתי במיוחד כאשר מדידות לטווח דינמי גבוה נדרשים, כגון סינון של עצירות אופייזציה.
  • (FLT:0) ,ההעברה של הדים של זמן-דומיין:FLT:1 אם אורך השיא הוא קצר מדי כדי ללכוד את כל ההשתקפות מרובות, השינוי יייצג תגובה מערכתית לא שלמה.עבור קווי שידור אבודים ארוכים, הדים יכולים להימשך עשרות ננו השניות ודורשים גישור זהיר.
  • (FLT:0) , Noise amplification:FLT:1rea מבוסס החילוץ נוטה להפיץ רעש מדידה פס רחב על פני כל רצועת התדר, צמצום הטווח הדינמי היעיל.בדרים שבהם אנרגיית האות נמוכה, הרעש יכול לשלוט על ההערכה S-parameter.
  • (FLT:0) שגיאות של דיפלומנט: ⁇ 1) שינוי זמן תת-פעמי בין האירוע לבין ביטוי גלפורות מציג שלב ליניארי התרוממות בתחום התדר שקשה לפצות ללא עוררין מדויק או התנגשות מתקדמת.
  • (FLT:0)Bandwidth truncation: ⁇ 1 (בקיצור: ⁇ ) רוחב הפס האפקטיבי של מדידה של זמן-דומיין מוגבל על ידי עליית הזמן או רוחב הדופק של גירוי וקצב הדגימה.כל תוכן תדירות מעל תדירות Nyquist הוא בעל אופי, מעוות את הערכות S-פרמטר בחלק העליון של הלהקה הנתעבה ואנטי-אנזימים זה לא יכול לחסל לחלוטין להפחית את הפילטרים האלה.
  • (FLT:0) סיום לא-אידאלי: FLT:1 במדידה אמיתית, אימפולס ההתייחסות הוא לעתים רחוקות בדיוק 50 ⁇ מעל רוחב הפס כולו, מה שגורם שגיאות שיטתיות בפסקאות S-parameters המפלטות אם לא מתוקנים.

מגבלות אלה הניעו את התפתחותן של טכניקות מטאמטריות ולא-פרמטריות מתקדמות, שמנעו את החילוץ מבוסס DFT ישירות על ידי הטמעת מגבלות פיזיות לתהליך ההשמדה.רבים מהשיטות הללו מתייחסים למיצוי כבעיה לזיהוי מערכת, אשר באופן טבעי מסדיר את ההסתה.

תכנון זמן מתקדם עבור S-Parameter

במקום להתייחס לנתונים המדוייקים כרצף של דגימות עצמאיות, שיטות מתקדמות מתאימות לנתונים למודל מוטיבציה פיזית שהפרמטרים שלהם מתייחסים ישירות ל- S-matrix. את הדוגמנות ניתן לבצע בתחום הזמן, ואת ה-S-parameters מתקבלים על ידי הערכת תפקוד ההעברה הרציונלי של המודל בתדרים של העניין. גישה זו מסנמסנן רעש באופן חדורי, ויכולה לשלב ידע קודם על המכשיר (למשל, על ידי שימוש בטכניקות משנהיות, לאחר מכן).

מערכת זמן-דומיין Identification and State-Space Realizations

זיהוי מערכת בונה מודל של מדינה או העברה-תפקודי המאחד את התנהגות הקלט- ⁇ המדוייקת.עבור מכשיר N-port, ייצוג המרחבי של סדר n הוא:

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

איפה u(t) ו- y(t) הם וקטורים של אירוע ומשתקף / גלי transmted.המטים A, B, C, C, D יכולים להיות מוערך ממערך של צעד נמדד או תשובות אימפולס באמצעות אלגוריתמים subspace כגון N4SID או MOESP. שיטות אלה הם חזקים לרעש ודורשים קלט קטן מעבר לסדר המדינה.

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עם s = J ⁇ .מודל זה מאפיין יציבות (ערכים של A בחצי-מטוס השמאלי) וניתן להמיר אותו בקלות לתפקוד רציונלי עבור הערכה בתדרים שרירותיים.מהנדסים ב-FLT:0KeysightFLT:1 הוכיחו כי זיהוי תת-מרחבי החל מהנתונים TDR/TDT יכול להניב פרמטרים שמסכים עם VNA בתוך כמה מאות מטרים של רוחב פסים סביר יותר מדי, בעוד שתחת סדר רוחב פס רחב של סדר נתונים.

פונקציונליות רדיפית עם Vector Fitting (VF)

האלגוריתם של Vector Fitting, שתואר במקור על ידי גוסטבסן ו Semlyen, הפך להיות סוס עבודה פסיבית במודל אלקטרומגנטי VF הוא יעיל מחדש משקל הליך הקצאה של הקוטב כדי להתאים סכום של שברים חלקיים כדי לטפל בנתונים של תדירות-דומיין.

שיטות ניתוח ומטריקס Pencil

טכניקות אלה של ספקטרליות ספקטרום מודל גלפורציה אימפולסיבית כסכום של אקספונצינצינציונציאלית:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שיטת ה-Prony פותרת בעיה של חיזוי ליניארית לחלץ את ה-Sleph:0kkekph 1 ו-Surues RcioFLT:2kofLT 3 בעוד שברור, הגישה הקלאסית של PronyMA היא ללא תנאי קבוע ורגישה לרעש.

השוואה של שיטות החילוץ

בחירת בין שלוש גישות parametric אלה תלויה ביישום.זיהוי המרחבי מתאים היטב למכשירים רב-פורט שבהם מודל קומפקטי נדרש עבור סימולציה מעגלים. Vector Fit מציעה את הגמישות ביותר בטיפול תגובות תדר שרירותיות והוא בשימוש נרחב בכלים סימולציה EM מסחריים. Prony ו matrix שיטות הם מהירים יותר עבור הזמנות מודל קטנות והצטיין כאשר רק כמה חזרות שולטות.

  • (FLT:0)State-Space (N4SID/MOESP): FLT 1 רובוסט לרעש, מטפל במספר קלטות/ ⁇ s, דורש הזמנה מוגדרת למשתמש.
  • (ב) ⁇ :0) וקטור Fittingring: 1FLT:1 ⁇ הקוטביות, טוב למגוון רחב של תדרים, יכול לאכוף את הפסיביות.
  • (ב) ⁇ /Matrix Pencil:03:1 ; תזמון הזמן הישיר מתאים, הטוב ביותר עבור כמה קטבים, רגיש לבחירה.

שיטות של Deconvolution ו- Calibration

מדידות זמן-דומיין הן לעתים רחוקות אידיאליות; הן כוללות את התגובה האימפולסית של הגנרטור, הכבלים, החקירות, והמדגם. Deconvolution מסיר את עיוותים השיטתיים הללו, מה שממנה ניתן להוציא S-parameters יותר נקי. Calibration חשבונות נוספים עבור סטנדרטים ידועים לתקן שגיאות שיטתיות כגון תקלות לא פגום ואובדן תדירות תלוי.

פילטרים ו-Wiener Deconvolution

(ב) ,(א) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

[ה]ה' [ה']: [ה'] ב'[ה]'[32],364 20]

כאשר α הוא פרמטר סטנדרטיזציה תלוי רעש.לאחר deconמעורבות, התגובה DUT יכול להיות ארבעהier-transformed כדי להשיג S-parameters עם מופחת באופן משמעותי אדפט ו רוחב פס משופר. טיפול זהיר של נורמה מונעת מכת רעש מתפוצץ בתדרים שבו הפונקציה העברת המערכת יש נקודות מתקדמות יותר להשתמש רגיל tconnovization או וריאציות מוחלט כדי לשמר תכונות חד פעמיות, בעוד הוא לעתים קרובות מדכאת של קו גלימה רגיל.

המונחים: invisibles

בדיוק כפי ש-VNA הוא cal-Load-Thru (SOLT) או Tru-Reflect-Line (TRL) , ניתן ליישם את ההתקנה של מדידה קצרה-פתוחה על ידי מדידה של שלושה או יותר תקני השתקפות דומים.ה-Crexit-Coefficients-Coefficients-R-Ride ניתנים לרזולוציה של דגם 12-Ric ReLT-Rite-R.

Machine Learning and Data-Driven Approaches

רשתות נילי יכולות ללמוד את המיפוי מגלי הגלים של זמן היברידי ל-S-Valology ישירות מהנתונים של אימון.רשת משולבת לחלוטין או מגובשת יכולה להיות מאומנת על מיליוני זוגות סימולציה של (גלימות, S-matrix), לאחר שהפרעה בנתוני מדידה נמדדת היא כמעט מיידית או יותר אטרקטיבית (מערכת הפעלה) של פרמטרים סינתטיים, אם כי הם כוללים הפחתה פיזית, למרות שצריכה של פרמטרים (reicial) באופן קבוע, אם כי היא כמעט מיידי).

יישום מעשי ושיקולים של אותות

מדד וקביעת נתונים

מיצוי באיכות גבוהה מתחיל עם תיעוד זמן נקי של זמן-דומיין. השתמש במריצים עם זמן עלייה מהיר (למשל, < 20 ps עבור רוחב פס עד 20 GHz) או דופק picother המכסה את רוחב הפס הרצוי.הקצב המדגם צריך להיות לפחות 2.5× תדירות מקסימלית של עניין, ואת אורך השיא חייב ללכוד את כל ההשתקפות משמעותית.

זמן התגבש ו- Edge-Alignment

לפני יישום כל אלגוריתם החילוץ, שער זמן הוא לעתים קרובות מיושם כדי לבודד את התגובה של DUT מן הפסקות חיבור והשתקפות תיקון של השתקפות.עם זאת, גינון אגרסיבי מציג את חפצי גיבס-פנונון משלו.טכניקות מתקדמות להחליף גלימה קשה עם חלון גלי חלק, מותאם אישית (למשל, הקיסר-Bessel) או להשתמש בתכניות משקל חוזר משקל חוזר כי בו זמנית את שער השבר ואת הצורה של פרמטר זמן קצר לאחר מכן יכול להיות מתואם.

מודל בחירה וOver-Fitting

שיטות פרדוקסאלי דורשות בחירת סדר מודל (מספר של קטבים) נמוך מדי הזמנה תחת התאמה הנתונים; גבוה מדי הזמנה מעל-תועלת, לכידת רעש ולא התנהגות DUT אמיתית. קריטריונים מידע-תיאורטיים (AIC, MDL) או צו חוצה-פעמי על רכישות מרובות יכול להנחות את הבחירה.

ניתוח שגיאות ו- Error Analysis

(לא) טכניקת החילוץ הושלמה ללא הגדרת אי הוודאות שלה.השוואה בין ה-S-parameters המפלט כנגד מדידה של VNA של אותה DUT, תשומת לב לגודל, שלב ועיכוב קבוצתי (EVM) מספקת מדד אחד לאחר מכן עבור בדיקות קריטיות כגון SPUSFLT:011KLT:1 ליד resonance, טעות של dB או 1 הוא לעתים קרובות מטרה לסימולציה סופית של Sintertemi) עבור סימולציה Sintertemipation 2.

מחקר מקרה: לחלץ S-Parameters של High-Speed Connector

(ב) ראו אורו של 40 Gb/s Board-edge Connector נמדד עם 35 נקודות על ידי מודול TDR בזמן, וגישה של 20 GHz של oscilloscope, A מסורתי FT מבוסס תשואות SBLT:011FLTs: סימולציה של 2 GHz לאחר ±1.5B מעל 15GHz עקב ספקטרום עולה זמן של ירידה של 2D) עם ירידה מדויקת של 2D2D.

כיוונים עתידיים

פיתוח יישומים אולטרה-גלובאליים של עיבוד (Platal-wide) (Sampling) ומעבר לו) דוחקים את הגבולות של שני כלי הזמן-דומיין ואלגוריתמים החילוץ של אלגוריתמים (Dionic-Sampling) וטכניקות אלקטרו-אופטיקה הנדרשות כדי להפחית את הרשומות של זמן-דו-טווח עם דגימות מהירות יותר של בדיקות הרגע ההיברידיות, אך גם כן, הן יכולות להפחית את מספר הפחתת רמת הדחיסה הדחיסה של זמן הדחיסה הדחיסה של שימוש מהירה יותר.

מסקנה

שמירה על מדדי S מדויקים מ מדידות זמן-דומיין היא אתגר כי מרחיב עיבוד אותות, תאוריה מיקרוגל, ומודל חישובי מודלים. בעוד זמן פשוט-ל- ⁇ משתנה נשאר מעבר ראשון שימושי, זה לעתים קרובות לא מספיק עבור מודרני גבוה סיבולת גבוהה, דרישות איטיות של זמן ניהול - החל מזיהוי תת-מרחבי והתאמה לעיפרון למידה מבוססת-על- מעל מגבלות מהירות אלה על ידי פיתוח מהיר של שיטות בדיקה מהירה של פורמט מהיר ובדיקה מהירה יותר של שיטות בדיקה מהירה של שיטות בקרה.