יסודות S Parameters לניתוח מעגלי גמיש

פרמטרים S לכמת כיצד רשת חשמלית משנה אות אירוע על ידי פיזור אנרגיה לתוך גלי משתקף ומעבירים בכל נמל.עבור רשת דו-פורט, המערכת כוללת ארבעה ערכים מורכבים: S11 (מחשבה השתקפות coefficient), S21 (התרגיל שידור מתקדם), S12 (העברה של גלימה מדויקת), ו-S22 (קידוד coefficient).

בניגוד למודלים של קידוד, מדידות פרמטר S אינן דורשות ידע של הטופולוגיה המעגלית הפנימית.זה בעל ערך עבור מעגלים גמישים שבהם אפקטים פרציטיים מרדיוני חזק, מטוסים קרקעיים לא סדירים, ושכבות דבקות קשה מודל אנליטית.על ידי מדידה של פרמטרים S על טווח תדר רחב, מהנדסים לאמת סימולציות אלקטרומגנטיות, לאבחן הפסקות מעצורים, ולהבטיח כי ההתכנסות הסופית עומדת בדרישות של אימות של אימות של סימולציה בסיסית כגון LTFTP: סימולציה של סימולציה: 1.

למה PCB גמיש דורש ריג'י S Parameter Characterization

התכונות שהופכות מעגלים גמישים אטרקטיביים - בנייה במשקל אור, שכבות דיאלקטריות דקות, ויכולת דינמית - הטמיעו אתגרים מדידה ייחודיים. פולימידי תת-סטריט, בשימוש נרחב עבור PCB גמישים, מציג קבוע דיאלקטרי יחסית והפסדים טנגנטיים כי משתנים עם לחות וטמפרטורה.העדר של אמצעי גיבוי קשיחה מכובש יכול להשתנות תחת עיוות מכני.

בממשקים דיגיטליים מהירים כגון USB 3.0, HDMI, או PCIe, תרשים העין תלוי אובדן כניסה נמוך ( גבוה S21) והשתקפות מינימלית (נמוך S11 ו- S22) עבור אנטנה משולבת בתוך תת-שכבות גמישות, S11 קובע יעילות קרינה ותיקון רוחב פס.ב גירסאות קריטיות של יישומים גלימות 5G, מעגלים גמישים חייבים לשמור על ביצועים עקביים על פני נדריקה ושינויים סביבתיים.

ציוד חיוני וקידום מוקדם

ביצוע פרמטרים S על PCB גמישותs דורש לנטרל את החומרה הנכונה ולמיזוג את הדגימה.כלי הליבה הוא מנתח רשת וקטורת רשת וקטורת (VNA) המסוגלת לטאטא את טווח הריבית עם מגוון דינמי מספיק ודיוק. אביזרים כגון כבלי מבחן, מתאם דיוק, ותיקון בדיקה יציב הם חשובים באותה מידה.סביבת המדידה חייבת להיות יציבה כדי למנוע בשלב ונכסים תת-סטרופליים.

סטנדרטי רשת Vector Network Analyzer Selection and Calibration Standards

בחר VNA עם רוחב פס המשתרע לפחות 20 אחוזים מעבר לתדירות התפעולית המקסימלית שלך כדי להימנע מפרסום פריטים ולכידת תוכן הרמוני.VNAs מודרני מיצרנים כמו Keysight, Anritsu, ו Rohde & שוורצ'ר מציע מנועי אימות משולבים ומודולים מתקדמים של אימות איכות (CBT) חייב להתאים את סוג החיבור המשמש על גמישות או על גבי התקני מדידה אלקטרוניים, אך ורק על בסיס פרמטרים אלקטרוניים (SSOL) פרמטרים מתקדמים).

VNA Parameters עבור Flex Circle Analysis

רוחב הפס של תדר ביניים (IFBW) מגדיר ישירות את הטווח הדינמי של המדידה. הפחתה של IFBW מ 100 kHz ל 10 Hz משפר את רצפת הרעש על ידי כ 40 dB אבל מגביר זמן גורף.עבור מעגלים גמישים עם אובדן תוספת מתון, IFB של 10 הרץ עד 100 הרץ הוא טיפוסי מספר הנקודות גורפות חייב לספק את הקריטריון נייקי אם זמן קצר הוא 20 נקודות מבחן יעיל יותר מ- 2.

בחירת תיקון מבחן וממשקי Connector

ה-PCP התקין את ה- PCB גמיש באוריינטציה מחודשת תוך מתן חיבורים חשמליים לנמלי VNA. מכיוון שעיגולים גמישים מתפרעים בקלות, התיקון חייב לתמוך בדגימה ללא הפחתה מופרזת של בדיקות מוגזמות, חיבורים מיקרו-קו-קואקסיביים, או מחברים קצה-קצה-קצה-משותף.עבור מעל 10 GHz, ה-Ric inductance ו-Facitance של המכשיר יכול לשלוט על ידי אותו אמצעי בקרה מתקדמים (התקן) באמצעות התקן ה-Fate-Fate בלבד.

הכנת דגימות PCB גמישות עבור נתונים אמין

בדקו כל דגימה תחת מיקרוסקופ עבור פגמים גלויים כגון סדקי שיער, כריות הרים, או contamination על משטחים המחברים. לנקות את אזורי הקשר עם דלקת aopropyl ו-lint-free למחוקקים.אם הלוח כולל משמרת נוקשה באזור המחבר, לאשר קשר הולם ולבדוק עבור delamination המדינה המכנית של הלוח: אם הוא נמדד או להיות מדגימה מסוימת של גלימה, הוא חוזר על ידי מספר שינויים דרמטיים.

מדריך צעד-על-ידי-Step Guide to S Parameter Measurement

עם הציוד מוכן ואת הדגימה רכוב, רצף המדידה כולל קליברציה, חיבור, פרמטר ההתקנה ורכישת נתונים.לאחר פרוטוקול קפדני להפחית את יכולת העיכוב המושרה המפעילה ומבטיחה כי התוצאות דומות במהלך המפגשים של הבדיקות.

נוהל VNA Calibration

קלג ל-BMI על מטוס ההתייחסות שבו כבלי המבחן נפגשים בתיקון או מתאם. עבור מדידה של שני ספורט, לבצע calibration מלא 2-port (SOLT, SOLR, או TRL) כדי לתקן עבור ישירות, מקור, התאמה עומס, מעקב אחר שגיאות מעקב ותיקון שידור.לאחר שחתך, לאמת את השוכנים על ידי מדידה ידועה או קצר של שידור; להחזיר את התקני האבטחה שלך לפחות עם סטנדרטים חדשים.

חיבור המכשיר תחת מבחן

צורף את ה- PCB הגמיח באמצעות שיטות ESD-Safe. להימנע נוגעות קווי האות עם ידיים חשופות, כמו שמנים ולחות לשנות את המכשולים משטח. Align mating מחברים באופן רחב ומחזק את אגוזים למפרט הסימון של היצרן - יתר על כן, להגביר את ה-Singsor ואת לוח. for Testing-based Fixtures, מורידים את הבדיקות על גבי הפתנות בעדינות תוך התבוננות בתנאי VNAb, אם הם צריכים לחזור על עקבות יציבים מחדש, או לשחזר את ה-S.

אספקת S11, S21, S12 ו-S22 Data

לאחר אימות יציבות, להתחיל את מדידת טאטא. רבים VNAs לאפשר שילוב של כמה גורים כדי להפחית את הרעש עקבות. ללכוד את כל ארבעת הפרמטרים S בו זמנית אם המכשיר תומך אדריכלות של ארבעה קולטנים; אחרת, לבצע קדימה והפך גורף באופן זמני.חסוך את הנתונים בפורמט המשמר את שני הגודל והשלב, כגון Touchstone (s2p) קבצים אלה יכולים מאוחר יותר להיות מיובאים לתוך מערכת גמישה או כלי סימולציה, כמו גם לחץ דם נוקשה יותר, כמו לוח זמנים, כגון לחות, או טמפרטורה גמישה, או טמפרטורה, או טמפרטורה גמישה, או טמפרטורה, כל אחד, כגון קבצי אבטחה גמישה, כמו שיתוק, כמו שיתוק, כגון קבצי אבטחה גמישה, כמו שיתוק, כמו שיתוק, או שיתוק, או כלי נגינה, או טמפרטורה, או טמפרטורה גמישה, או מערכת יחסים גמישה, כמו שיתוק, או טמפרטורה, כמו שיתוק, או טמפרטורה, או טמפרטורה גמישה, כמו שיתוק, כמו שיתוק, כמו שיתוק, כמו קבצי אבטחה גמישה יותר, כמו שיתוק, כמו שיתוק, כמו שיתוק, כמו שיתוק, כמו שיתוק, כמו שיתוק, כמו שיתוק, כמו שיתוק, כמו שיתוק, או שיתוק, כמו קבצי אבטחה גמיש

תוצאות מדידה ו-Data Analysis

הנתונים של Raw S פרמטר מכילים מידע עשיר, אך הערך שלהם עולה רק באמצעות פרשנות זהירה.המטרה היא לחלץ דמויות משמעותיות של ערך ולהאשר כי ה- PCB גמיש עומד בדרישות עיצוב.

התאמת ובדיקת הרהורים

S11 ו-S22 מרוצפים בתרשים סמית חושפים את הקלט והפלט של המעגל על תדירות.עבור קו שידור מעוצב היטב, את הספירלה של עקבות הדוק סביב מרכז הטבלה (50-ohm הפניה) סיורים גדולים מצביעים על אי התאמה של חוסר התאמה עקב שינויים רוחביים פתאומיים, באמצעות גמגמים, או וריאציות מושרה על ידי שיבה נמוכה יותר מאשר -15B לעתים קרובות מיועד לדגימים של תדרים דיגיטליים, בעוד שלעתים קרובות, אם הם מתאימים להפחתה של תדרים, אם הם מתאימים להפחתה של תדרים, או ירידה מאוחרת יותר, אם הם עלולים יותר, אם הם מתאימים להפחתה של תדרים יותר, אם הם מתאימים ל-D2, אם הם מתאימים ל-D2, אם הם מתאימים יותר, אם הם לעתים קרובות יותר, או ירידה מאוחרת יותר, או ירידה מאוחרת יותר, אם הם מתאימים ל-D2, אם הם לעתים קרובות יותר, אם הם מתאימים להפחתה של תדרים יותר, אם הם מתאימים להפחתה של תדרים יותר, אם הם מתאימים ל-D2 דקות רדיודקימים יותר, אם הם מתאימים לתדירות גבוהה יותר, אם הם לעתים קרובות יותר, אם הם לעתים קרובות יותר, אם הם מתאימים לתדירות גבוהה יותר, אם הם מתאימים ל- 20B

אובדן ושיקולי צלב

אובדן הכנס, שמקורו ב-S21, מדמיין כמה כוח אות הוא dissipated או קורנל כמו הגל חוצה את המעגל הגמיש. בתדרי מיקרוגל, אובדן מנצח והפסד דיאלקטרי בפולימנימיד הם גם משמעותיים.ה-S21 נמדד צריך להיות חלק ולהסתלק בהדרגה עם תדירות, ללא אפסים חדים המעידים על הפיכה עד לשרידים סמוכים או לתקן את ה-S12, השידור ההפוך, בדרך כלל הוא זהה, הוא צורך בקווים חד-זמנית, אם הוא זההההההה, אם זההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההה על ידי קווי מדידה, ללא מקבילהההההההה

TDR ו- Eye Diagrams מתוך S Parameters

זמן-דומיין רפלקומטריה (TDR) ניתן לסווג נתונים של תדירות-דומיין S11 באמצעות שינוי פורייה הפוכה, נותן פרופיל חסימה לאורך נתיב האותות.זה שימושי לאיתור פגמים ספציפיים כגון מפרק מכר עני במחבר או קטע מסך הצוואר של תיבות APTS, כגון הקיסר או Hamming חייב להיות מיושם בזהירות על מנת לאזן את הרזולוציה של RF וקידודים ב- TDR במהירות, כגון רצף של קובץ קובץ קובץ זיכרון וידאו.

פרדוקסים שונים ומעורבותיים של Mde S עבור High-Speed Digital

ממשקים מהירים מודרניים כגון USB 3.2 Gen 2, HDMI, ו- PCIe 5.0 מסתמכים על אותות שונים כדי להשיג שיעורי נתונים גבוהים עם חסינות רעש מדרגה. Measuring differential Sפרמטרים (Sd11, Sd21) על העברות גמישות של מחזוריות (Sddid) כולל מדדי אנרגיה שונים של VNA (D) באופן קבוע (D) עבור מספר סימנים שונים של sectdial (D) ו-D) אשר לעתים קרובות על ידי חשיפה).

להתגבר על אתגרים ייחודיים כאשר Measuring PCBs גמישים

מעגלים גמישים מציגים מורכבות שלא נתקלו עם לוחות קשיחים.כתובתם מונעת נתונים מעורפלים ומאמץ מבוזבז.

עקבו אחרי Flexing and Mechanical Stability

כדי להשיג מדידות המשקפות את פעולת העולם האמיתי, לשחזר את המצב הנדנד המיועד תוך שמירה על מגע חשמלי. a התאמות מותאם אישית עם הלסתות לא מוליכים כי להחזיק את האזור הגמיש ברדיוס מדויק הוא לעתים קרובות הכרחי.שילוב הקלה זנים כך אזור המחבר נשאר שטוח; הלחץ על המפרקים הנמכרים יכול לגרום לחיבורים לסירוגין או נזק קבוע. לפני כל מדידה, S11 תוך כדי לפשט בעדינות את עקבות העיצוב, אם לא צריך לתקן מחדש את העיצוב או לתקן מחדש.

השפעה חומרית על יכולת S-Parameter

חומרים תת-קרקעיים גמישים משתנים באופן נרחב בתכונות החשמליות שלהם.פולימניד סטנדרטי יש הפסד שיזוף סביב 0.005 ל 0.01 ב 10 GHz, בעוד פולימר גביש נוזלי (LCP) מציע אובדן נמוך יותר קבוע דיאלקטרי יציב יותר על פני רמות לחות. Adhesiveless laminates בדרך כלל לספק סימולציה הדוקה יותר ופחות ריק, המוביל לביצועים עקביים S11 לעומת גלילאו בנייה של נחושת.

התמודדות עם השפעות המעבר ב Connectors

הממשק בין מחבר קואקסיאלי נוקשה לבין עקבות גמישים הוא הפסקת טבעי.גם עם מטפח מעוצב היטב, המעבר מציג מלכודת קטנה כי מסיכה את התנהגות הלוח הפנימי בתדרים גבוהים יותר.הדרך הקפדנית ביותר להסיר אפקט זה הוא לעצב מבני הקופונים ישירות על אותו תת-קרקעי גמיש, כגון קו TRL או סט 2F של 2x כדי לאפשר את המעגל הראשון של ה- 1x כדי ל- 1x במקום שבו הוא מאפשר את ה- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 162F.

De-embedding Fixture and Fiter תרומות

כאשר על מצע של משקעים אינו אפשרי, אלגוריתמים מחוספסים משנה את ההשפעות החשמליות של התקנון, ההסתגלות או מוביל.טכניקות כגון תיקון אוטומטי Removal (AFR) או 2x truding de-embeding משמשים בדרך כלל.אלה דורשים אופי מדויק של התצורה עצמה.

המונחים: full-Wave Simulation

מדד S פרמטרים משמשים כמדד אימות סימולציות אלקטרומגנטיות בכלים כמו HFSS, CST, או Sonnet. Discrepancies בין נתונים נמדדים וסימולציה לעתים קרובות מצביע על סובלנות ייצור לא מתודגם או וריאציות של רכוש חומרי.יצוא קובץ Touchstone (.sNp) מ-VNA מאפשר ישירות עם שינויים מערכתיים מדומה, כגון תדירות עקבית ב-Squareperation מדויק יותר, אשר נמדדת של תכונות עיבוד מדויקות יותר.

שיטות טובות ביותר עבור עקביות, Accurate Measurements

  • (ב) בגרלת קלברס חזקה: FLT ( 1:1) השתמש במרווחה מצופה עבור חיבור הזדווגות ובדיקה מחדש של קלברציה לעתים קרובות.
  • (FLT:0) סטונריזציה של הסביבה המכנית:FreaLT:1) מסמך הרדיוס הנדנדה המדויק, כוח הדגימה והאוריינטציה. השתמש בתיקון עם micro-positioners כדי להשיג לחץ מגע חוזר.
  • (FLT:0)Measure in a מבוקרת:FLT:1 טמפרטורה ותנודות לחות משנים את הקבוע הדיאלקטרי של פולימאיד. לבצע מדידות ב-23 מעלות צלזיוס ± 2 °C ו 40-60 אחוזים לחות יחסית, ורשומות ערכים אמיתיים.
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Verify תוצאות עם דגימות מרובות:FreaLT:1 , מדידה של לפחות שלושה PCB גמישים זהים כדי למדוד את יכולת הייצור.
  • (FLT:0) ,Archive all הגולמי data:FLT:1) ,Retain את הקבצים המקוריים של Touchstone יחד עם נתוני calibration, כך שניתן לבצע השוואות עתידיות או עיבוד לאחר ללא אובדן נאמנות.
  • (FLT:0) לעיין ברשימות המדידה: FIRLT:1 כל צעד ממתן דגימות לאחסון נתונים.הליך בכתב מקטין שגיאות וסיוע של טכנאים חדשים.

מלכודות נפוצות ופתרון בעיות

גם עם הכנה זהירה, בעיות יכולות להתעורר. להלן הן בעיות תכופות ותרופות מעשיות.

(FLT:0) גבוה באופן בלתי צפוי S11 על פני הלהקה:FLT ( 1:1) לעתים קרובות נגרם על ידי מחבר פגם או משוחרר, או על ידי שרביט העולה על הרדיוס המינימלי שניתן לאפשרי.לדמיין את נקודת הציון המרכזית של המחבר עבור אי-השמדה ו re-mense עם הלוח מוחזק שטוח.

(FLT:0) עקבות דרמטיים שקפצים במהלך המדידה: קיד 1 בדרך כלל מצביע על מגע לסירוגין על החקירה או בתוך הלוח הגמיש. בעדינות הקש על התיקון תוך צפייה בעקביות.אם העוקבים, מבודדים את הקשר הכשל על ידי מחברים מחדש באופן שיטתי ומניע בנקודות שונות.

(ב) [13] ,0 ipple ב-S21, הדומה לתבנית גל חטא: FLT:1 זה מרמז על חוסר התאמה בשני הקצוות של הלוח, יצירת השתקפות מרובות.בדוק את החלקים המתואמים; ניתן להשתמש בתקופות הקרועה כדי לחשב את אורך החשמל של הלוח ולאשר אותו תואם את העיצוב הפיזי.

(FLT:0) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 1 (אם לאחר גילוח מראה קצר חוזר אובדן גרוע יותר מ 35 dB, לנקות את תקני החשקה ואת המחברים. זיהום או ללבוש על ערכת החשקה מתרגמת לאוודאות מדידה.

(FLT:0) מחיקתו מייצרת תוצאות לא פיזיקליות: FLT 1 זה קורה לעתים קרובות כאשר מודל תיקון המשמש לדה-מבדה אינו מדויק או תיקון אינו זהה לסטנדרטים של ה calibration ולוח הבדיקה. Re-verify את האופייזציה או לעבור לגישה של ריצוף TRLL.

(FLT:0) המרה של קוממון-מודה שנצפתה בזוגות שונים:FLT:1 מעגלים גמישים לעתים קרובות להציג הפיכה סימטרית עקב הדבקה.אם Scd21 הוא יותר מ-20 dB בתדירות התפעולית, לחקור פריסת עקבות עבור skew. השתמש במדידת זמן-דומיין כדי לאתר את מקור הסימטריה.

מסקנה

מדד הפרמטר ה-PCP גמיש על לוחות מעגלים מודפסים גמישים מתמזגים את המטרופולין של RF עם רגישות מכנית. על ידי בחירת ציוד מתאים, calibrating בקפידה, עיצוב תיקונים כי מכבדים את המאפיינים של לוח הזמנים, וליישם ניתוח נתונים קפדני, מהנדסים מקבלים את התובנה גבוהה של מערכות אופטימיזציה של מערכות אלקטרוניקה גמישות.