שימוש בטבלת סמית' ל-RF Isolation ו- Crosstalk Optimization

הטבלה סמית' היא כלי גרפי בסיסי שהיה אבן הפינה של הנדסת RF במשך עשרות שנים.זה מספק שיטה קומפקטית ואינטואיטיבית לראייה של אימפולס מורכב, השתקפות, משככי לב, והתנהגות קו שידור. בעוד שלעתים קרובות קשורה עם אנטנה התאמת ועיצוב סינון, הטבלה סמית 'מדב ערך שווה להעריך את רמות ההפיכה ושיפור פרמטרים ברמה המערכת כגון בידוד ומחולל.

The Smith Chart: A Visual Tool for Impedance Matching

מקורות ועקרונות בסיסיים

פותח על ידי פיליפ ה. סמית בשנות ה-30, הטבלה סמית' ממפה את כל מטוס ההשתקפות המורכב (Gamma) על מטוס מאולתר רגיל, הוא משתמש בחוגים של התנגדות מתמדת וקשתות של תגובה מתמדת, ומאפשר למהנדסים לקבוע ערכים מחושבים או מחושבים ישירות, בעוד תרשים הוא למעשה פתרון גרפי למשוואה השידור, מה שמאפשר לקבוע שינוי, מתח = יחס של ZV1 מושלם, ללא התאמה חיצונית.

כדי להשתמש בתרשים ביעילות, מהנדסים מתמרנים את חוסר האימפולס האופייני למערכת, בדרך כלל 50 ⁇ .נורמליזציה זו פירושה שכל נקודה בתרשים ניתן לקרוא כיחס יחסית ל- Z0. לדוגמה, אי-ציות נורמלי של 1 +0 מתאים למשחק מושלם 50 ⁇ .כל יציאה מהמרכז מצביעה על טעות שגורמת להשתקפות אלה הם הגורם לפירוק של מערכות RF וצלב.

הקשר בין אי-מניעה וחשיבה מחדש

הטבלה סמית' מתייחסת ישירות למניעה של ההשתקפות coefficient ⁇ = (Z- Z0) / (Z + Z0) מוצג כקטור ממרכז הטבלה.הגודל של ⁇ קובע את כמות הכוח השתקף, בעוד שהשלב מצביע על כך שאורכו של קו השידור המינימלי או המעכב התואם ביותר מתרחש.עבור ניתוח בידוד, השתקפות גבוהה בנמל יכול להצביע על סיום גרוע, ומאפשר להזיז במהירות אותות אנרגיה קרובים, כאשר הוא ממרחקים במהירות, כאשר הוא ממרחקים את הממשקים של תאים נמוכים, לעתים קרובות, כאשר הוא ממרחקים של מערכת לחץ דם נמוך יותר, או מלמטה, לעתים קרובות, כאשר הוא יכול להתרחש.

פרמטר חשוב הנגזר מהטבלה סמית 'הוא ה- VSWR, קורא מן המעגלים הקבועים של VSWR כי מתרכז סביב מרכז הטבלה. A נמוך VSWR (קרוב ל 1:1) מציין משחק טוב, בעוד ש-VWR גבוה ( ⁇ 2:1) מסמל השתקפות משמעותית.בפרקטיקה, מפרטים בידוד דורשים לעתים קרובות VSWR טוב יותר מ-1.5:1 בכל נמל.

מערכת RF Isolation

Defination in RF Systems

בידוד הוא המדד של איך מערכת RF מונעת אותות מדליפה בין ערוצים שונים, נמלים או רכיבים.זה בדרך כלל בא לידי ביטוי ב decibels (dB) כיחס של הכוח מוזרק לנמל אחד לכוח המזוהה בנמל אחר.בידוד גבוה הוא קריטי בדלפלקסים, דיפלקסים בשלב, ומערכות MIMO שבהן הפרעה בין רשתות סמוכים חייבת להיות מצמצםת תועלת, במיוחד, כלומר, גורם לא מחשמל, למול, הוא גורם ישיר של הפיכה של חומרים מחשמלים, או מחשמלים, הוא מסוגל למולקולנטים, במיוחד, כאשר הוא מחשמלים, במיוחד, או מחשמליים, הוא מחשמליים, כאשר הוא מחשמלים, הוא מחשמלים, הוא מחשמליים, הוא מסוגל לבודדים, במיוחד, במיוחד, כאשר הוא מחשמלים, הוא מחשמלים, במיוחד, כלומר, או מחשמלים, כאשר הוא גורם עמוק, הוא מחשמלים, הוא מחשמלים, הוא מנטה, הוא מחשמלים, כאשר הוא מנקה, הוא מנטה, הוא מפולטיביים, הוא מנטה, הוא ממולקולות מתוחכמות גבוהה, הוא מסוגל לבודדים, הוא גורם עמוק, הוא מנטה, הוא מסוגל לבודדים, במיוחד, במיוחד,

במערכות רבות, בידוד הוא מוזנח על ידי חוסר התאמה בנמלי מסננים, מגבר, או אנטנות להאכיל.כאשר נמל הוא לא מתאים, חלק מכוח האירוע משתקף ולא נספג או מועבר.זה שמשתקף אנרגיה יכול אז להתחבר אל נתיבים אחרים באמצעות קרינה או התנהגות, ביעילות יצירת נתיב אות עקיף המקטין את הערוץ הכולל.

שימוש בטבלת סמית' כדי לאבחן בעיות החלמה

כדי להשתמש בטבלת סמית ' להערכה בבידוד, להתחיל על ידי מדידה של ה- S-parameters של המערכת, במיוחד אובדן החזרה (S11, S22 וכו ') בכל נמל. Plot את הניתוק הממדד על הטבלה. נקודות רחוק ממרכז מצביעים על אובדן החזרה לקוי והשתקפות גבוהה. לדוגמה, אם נמל 1 של מסנן מראה אי עכבות של 0.5 - j (נורמלי), זה מתאים בערך ל- 2.1% של אובדן נמלים או ירידה של 2.

בנוסף, הטבלה סמית' יכול לעזור לזהות מבנים חוזרים שגורמים להשפלה.כאשר נקודה בתרשים מסתובבת סביב מעגל התנגדות קבוע כמו שינויים בתדר, זה מצביע על אפקט קו שידור חוזר או קו שידור שעשוי לגרום לאי התאמה חדה בתדירות מסוימת.מעיטות שטף על פני להקה תדר על התרשים (עקב תדירות) חושף את השגיאה הוא צר או רחב, לדוגמה, לאחר מכן, נקודה לאחור של תאים מתקדמים על גבי לוח זמנים של תאים טובים, כאשר הם מופיעים על גבי לוח זמנים של עיצוב רחב על פני ריצוף גבוה, כאשר הם מופיעים מעגלים מתקדמים, כאשר הם מופיעים על פני רצף גבוה של עיצוב רחב של תאים מתקדמים, כאשר הם מראים את ה-מדומים, כאשר הם מראים את ה-מדומים של תאים מתקדמים, כאשר הם מראים את ה-מדומים של תאים מתקדמים, כאשר הם מראים כי הם מראים את ה-מדומים של תאים מתקדמים, כאשר הם מראים את הגרסאות רחב של תאים מתקדמים, כאשר הם מראים כיפוף גבוה של פורמטים על גבי לוח זמנים קצרים, כאשר הם מראים את ה-מדומים של פורמט של תאים מתקדמים, כאשר הם מראים את הגרסאות הקדמיים על גבי לוח זמנים קצרים, כאשר הם מראים את הגרסאות הקדמיים של תדר גבוה של פורמט זה יכול להיות מסובכים על גבי לוח זמנים קצרים של תדר

מינוף מוטציות עבור Isolation

מעבר לדידות חד-פורט, ניתן להשתמש בטבלת סמית' כדי לנתח את ההפיכה בין נמלים. עבור שני מכשירים, את הדחף שנראה בנמל אחד עשוי להיות מושפע מההפסקה בנמל השני.על ידי גיבוש ההפחתה של נמל 1 בעוד פורט 2 הוא סיים בעומסים שונים, מהנדסים יכולים לדמיין כיצד שינויים העומס משפיעים על השגיאה ובכך בידוד, אם נמל 2 הוא מתבטל עם אפקט מהיר של תאים, עשוי להזיזוכים אחד, או לשנות את ההשפעות של עיצוב, יכול להחמיר את המשתנים במהירות גבוהה יותר של תאים חזותיים, יכול להיות מסוגל לעבור את המשתנים, או לשנות את המשתנים של תאים חזותיים, אם הוא מסוגל יותר, אם הוא מסוגל להזיזו של תאים אלה.

כדי למסד את התהליך, לקבוע את הדחף של כל נמל על טבלת סמית' יחיד.זהה את הנקודה המרוחקת ביותר ממרכז.נמל זה החשוד העיקרי לסיבת בעיות בידוד.Next, לבדוק אם רשת מתאימה יכולה להביא את האימפולס הזה למרכז. Common תואם למניעה כולל מעגל קבוע של L-network, Pi-network, או שידור שידור.

צמצום קרוסדור באמצעות ניתוח

הבנת מנגנונים

קרוסטור הוא ההפיכה הלא רצויה של אותות מערוץ אחד למשנהו. זה יכול להתרחש באמצעות מסלולים קיבוליים, אינדוקטיביים, או התנהגותיים. בפריסות RF צפופה - כגון על לוח מעגלים מודפס עם מספר רב של טרמפטורים - עקבות יכולים גם כאשר מתאים היטב, עם זאת, חוסר התאמה של תקלות מעבר מתפתלים מחמירים כי אותות חוזרים אל המקור ובאופן יעיל יותר יכול לקרינת זרם חשמלי, כאשר הוא הופך את קווי זרם חשמלי אחרים, כאשר הוא גבוה יותר, כאשר הוא גבוה יותר, כאשר הוא מסוגל יותר, כאשר הוא מסוגל להגדיל את קווי שידורים מתקדמים יותר, כאשר הוא מסוגל יותר, כאשר הוא גבוה יותר, כאשר הוא מסוגל יותר, כאשר הוא מסוגל יותר, כאשר הוא מסוגל יותר, כאשר הוא מסוגל יותר, כאשר הוא מסוגל להגדיל את קווי לוח זמנים גמיש יותר, עם זאת, כאשר הוא מסוגל יותר, עם זאת, כאשר הוא מסוגל יותר, עם קו צלב תואמים את קווי לוח זמנים גמיש יותר, עם קו כהה יותר, עם זאת, עם קו רוחביים קו רוחביים קו רוחביים מתקדמים יותר, עם זאת, עם זאת, עם זאת, כאשר הוא מסוגל להגדיל את קווי לוח זמנים מתאימים יותר, כאשר הוא מסוגל יותר, כאשר הוא מסוגל יותר, כאשר הוא מסוגל יותר, כאשר הוא מסוגל יותר, כאשר הוא מסוגל יותר

מנגנון נוסף הוא דרך נתיבי אימפולס נפוצים, כגון מטוס קרקע משותף או רשת חלוקת חשמל.אם אות עתירי גבוה בערוץ אחד גורם לירידה מתח באדמה, כי הפרעה יכולה לשנות את האות בערוץ אחר. בעוד הטבלה סמית לבדו לא יכול מודל ישיר כזה הפיכה התנהגותית, זה עוזר לזהות יציאות לא תואמים שיחזירו זרמים גדולים דרך המערכת הקרקעית, להחמיר את ההתנגשות המשותפת, אשר תורמים להפחתה של נמלים מפולים הנוכחי.

סמית' צ'ארט מתקרב ל-Minimize Coupling

כדי לטפל בצחצוק באמצעות הטבלה סמית ', תחילה לאפיין את הדחף של כל קו שידור או נמל על טווח התדירות של עניין. קו המציג VSWR גבוה (למשל, >2:1) יהיו תנודות מתח גבוהות המתפתלות כל חצי גל לאורך אורך שלה. צומת אלה הם מקורות פוטנציאליים של הפיכה קיבוליתית לקווי הסמוכים.

במערכות מרובות ערוצים, קרוסטור בין שני נמלים ניתן להעריך על ידי מדידת S21 או S12 תוך שינוי המשחק במקור או עומס.לפשט את החסימה של המקור על הטבלה סמית' עבור מצבים שונים מתאימים מגלה את חוסר העכב הממזער את הדליפה.לפעמים, בכוונה לא מתאים מקור לערך תגובתי מסוים יכול לגרום להפרעה הרסנית בנמל, צמצום הכוח הממוזגמלמל, כמו למשל, לא ניתן למקם את הפחתת המיקום החיצוני של המוסמך, אשר אינו מהמסלול, אשר אינו מצמצם את המוסכם, לדוגמה, כלומר, כלומר, לא ניתן למקם את המוסכם, כלומר, כלומר, לדוגמה, לא ניתן למקם את המוסכם, כדי למנוע מקור ערך תגובתיכים את המוסכם, לא ניתן למקם את המוסכם, לדוגמה, אם הוא מסוגל לגרום למקם את הפחתת מיקום מסוים של הניחתר את הניכים את הפחתת מיקום קצר של המוסכם, על ידי שימושים את הניכותרכים את הפחתת מיקום מסוים של התדירות של התדירות של התדירות של המוסכם, לא ניתן למקם את הניקודמתאם, לא ניתן למקם את הפחתת מיקום מסוים, לא ניתן לפענוח, לדוגמה, לא

גישה נוספת היא להשתמש בטבלת סמית' כדי לעצב ממריצים או להפיץ את הטקסט המספקים בידוד גבוה וצווארון נמוך בכיוון אחד. בעוד העיצוב בפועל של רכיבים אלה הוא מורכב, המהנדס יכול להשתמש בתרשים כדי לאמת את ההתאמה של האימפולס בכל נמל של המנטר בדרך כלל, פריץ שלושה-פורט חייב להציג התאמה טובה לכל הנמלים כדי להשיג בידוד הפוך גבוה על ידי גיבוש המשטח של כל נמל אחד מהם, אם לא ניתן להוסיף רשתות סגורות, בדרך כלל, כי הם לא יכול להתאים את ה-ה של מרכז אחד, אם הם לא יכול להתאים את ה-ה.

צעדים מעשיים לשימוש בטבלת סמית' באופטימיזציה של מערכת

שיטות מדידה

הצעד הראשון בשימוש בטבלת סמית' לבידוד ושיפור קרוסקול הוא מדידה מדויקת. השתמש מנתח רשת וקטור (VNA) כדי למדוד את ה- S-parameters על פני הלהקה תדירות. להמיר את נתוני הניתוק המורכבים לתבנית שניתן למיין על תרשים סמית', או באמצעות תוכנת טיפול ידנית או באמצעות תוכנת ניתוח ידני, הדפסה רשת סמית' ומדידה את נקודות הנית באמצעות שליט ו-Protractor, עבור כלי עבודה.

כאשר בוחנים את בידוד, למדוד את פרמטר S21 בין שני נמלים בעוד הנמלים האחרים מתבטלים עם עומסים מתאימים.לאחר מכן, להחליף אחד העומסים עם תקלה (למשל, פתוח או קצר) ולהתבונן בשינוי ב-S21.P. , את החסימה של הנמל המופרע על ה-Stracertend (Tend) לאחר מעקב (Tend) כדי לראות כמה רחוק הוא עבר ממרכז.

כלי תוכנה

(ב) כלי תוכנה כוללים את הטבלה סמית לניתוח RF.FLT:0Keysight PathWave ADSear FLT 1:1 מאפשר לייבא מדד S-parameter וכולל שירות טבלה סמית' עבור כוונון ידני של רשתות התאמה:2 Ansys HFSSFLT 3: יכול לדמות מוטציות ולהציג תוצאות על טבלת סמית', עוזר לבידוד ב-3DS:

כאשר משתמשים בכלים סימולציה, חשוב לכלול אלמנטים parasitic - כגון באמצעות אינדוקציה, כריתת כרית, והפיכה בין עקבות - כי אלה יכולים לעבור הרחק מן האידיאלי. טבלת סמית עוזר לזהות אפקטים parasitic על ידי מראה כיצד הדחף הממדד של נביחות מן העיצוב המיועד. לדוגמה, קפיטור שנועד לקרקע עשוי להיות בעל השפעה עצמית עצמית-עצמית על ידי התדירות כזו, במקום שינויים קבועים כמו רצף, כגון רטיקט, כגון רצף, כגון הילוך פתוח, כגון עיגול, נראה כמו עיגול פתוח, כגון עיגול, כמו עיגול, כגון הילוך קבוע.

שילוב עם שיטות ניתוח אחרות

הטבלה סמית' היא כלי רב עוצמה, אבל זה לא פתרון שלם.שלב אותו עם זמן-דומיין רפיאומטריה (TDR) לאיתור הפסקות אי-הנוחות לאורך קו שידור, או עם ניתוח דיאגרמות עיניים עבור אותות דיגיטליים.לבידוד וחצוב, גם לשקול סימולציה אלקטרומגנטית של הפריסה פיזית הפיכה כדי להבין מנגנונים כי סמית 'לא יכול ישירות מודל (למשל, הדדי של מעקב בין אפקט Z1 ל- 20.3) כדי לאמת את השיפור של 2.2j.

שיקולים מתקדמים

ההרחבה Broadband vs. Narrowband Optimization

רשתות התאמתו של סמית' הן פס צר מטבען משום שהטרנספורמציה של הדחף היא תלות בתדרים.רשת שמשחקת באופן מושלם בתדר אחד תידרדר בתדרים אחרים.עבור בידוד פס רחב ושיפור צלב, מהנדסים חייבים לשקול רשתות מרובות-סעיף התאמה, כגון צ'ביקוב או מהפך שטוח מקסימלי ל-LRoutate; אלה יכולים להיות מעוצבים באמצעות ה-Samsney על ידי כל רוחב פס רוחב פס על גבי ה-ה (למשל, לעתים קרובות), כך, אם הם משתמשים ב-Valdouts) על-S (R) על-S) כדי לא ניתן להוסיף מעגל אחיד (Vertreperty) כדי לאמת (החלק) על-WR).

השפעות על יסודות פרדוקסטיים

אלמנטים פרדוקסטיים כגון אספקת קישורים, פלטות, ואפקטים אריזה יכולים לשנות באופן משמעותי את החסימה של לוח הזמנים גבוה, על הטבלה סמית ', אלה פרציטיות מופיעים כסדרה נוספת או תגובה שורט אשר לסובב את נקודת החסימה של צ'ארט (למשל, סדרה של קידוד מופעלת על ידי עיצוב קבוע של 225 עיגולים), אבל מאפשר עיצוב קבוע של רצף 2.

המינימינג קרוסטור דורש גם פריסה זהירה כדי להפחית את ההפיכה ההדדית, אבל הטבלה סמית' יכול לעזור לזהות תדרים שבהם הפריסה הופכת בעייתית.לדוגמה, אם התחדשות בין קיבולטיקות פרציטיות והשכלה יוצרת נקודה נפוצה מאוד, הטבלה סמית' יציג שינוי פתאומי של חוסר אימפולסיביות בחזרות זו.

מסקנה

הטבלה סמית' נותרה כלי חיוני למהנדסי RF המבקשים להתאים את בידוד המערכת ואת הקרוסדור.הייצוג החזותי של טבלאות והשתקפות coefficients מאפשר זיהוי מהיר של תקלות כי בידוד הדרגה יכול להוביל להפיכה בלתי רצויה: על ידי מדידה שיטתית של טבלאות פורט חוצות, גיבושן של שיטות פעולה אינטנסיביות יותר, ועיצוב רשתות הפעלה, מהנדסים יכולים לשפר באופן דרמטי את VSWR, השתקפות, ובכך לשפר את ההשתקפות, ובכך לשפר באופן שיטתי את הפחתת את הפחתת החשיפה של מערכת ההפעלה של ה-FV2 יעיל יותר עם סימולציה יעילה, כדי להשיג את התקני בקרה גבוהה עם סימולציה יעילה יותר עם סימולציה של סמית 'מחדשה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סמית '.