Dielektrik Etkileri S Parametre Ölçümleri Mikrodalga Frequencies

Giriş Giriş Giriş

Mikrodalga bileşenlerinin doğru karakterizasyonu, devreler ve sistemler, saçılma parametrelerinin kesin ölçümlerine bağlıdır veya S-parametreleri. Bu parametreler, enerjinin olayla ilgili olarak nasıl ortaya çıktığını ve S-parametrelerin cihazındaki gerilim dalgalarını yansıtarak açıklar. Ancak, gerçek dünya ölçümlerinde, parasitik ve çoğu zaman test altında cihazın hafife alınmakta ve genellikle DUT’un DUT’un DUT’u ölçen DUT’u ölçmektedir.

Dielektrik kaybı, her iki aşamada da etkili olan bazı şeyleri yanlış bir şekilde ele almak için enerji kesintiye uğramak anlamına gelir ve bu etkiler, yüksek frekanslı devreler hakkında çalışan herkes için kritiktir.Bu makale, mikrodalga frekanslarında, S-parametre ölçümlerinde nasıl ortaya çıktığını ve etkilerini incelerken, tasarım ve test aşamalarındaki etkilerini azaltmak için nasıl ortaya koyar.

S-Parametrelerin ve Dielektrik Kayıplarının Temelleri

Bir Nutshell'te Parametreleri

S-parameters, frekans alanında bir N-port ağının kapsamlı bir açıklaması sağlar. İki kanal cihazı için, yansıma katları S11 ve S22, girdi ve çıkış limanlarından kaynakta ne kadar güç geri döner, çünkü iletim katları S21 ve S12 temsil eder ve geri kazanılır veya kaybı ile bu oranlar bir referans engellenir, tipik olarak 50 Ω.

Ölçüm doğruluğu VNA ve kalibrasyon prosedürü, DUT'un geleneksel hata düzeltme modelleri tarafından getirilen sistematik hatalardan DUT'u ve iç enstrüman kusurlarından uzaklaştırmakla birlikte, DUT'un maddi özelliklerini bile, her iki davranış ve dielektrikten yoksundur.

Kompleks İztivite ve Kayıp Tangent

Bir dielektrik materyalinin elektrik davranışı karmaşık göreceli izin verme özelliği ile tanımlanır:

[FONT:0] ⁇ [DÜDÜDÜDÜ:2)[[Üye: 3)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)[Üye/Üye/Üye)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye))

Gerçek bölüm ⁇ _{)r[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0))))))))))) Malzemenin elektrik enerjisini depolama yeteneğini temsil eder, hayali kısmı ⁇ _{|_{|D|Dönetici kayıpları için hesaplar [Döneticileri için hesaplar [Döneticileri/veya dağıtım faktörü olarak tanımlanır.}}}

[FONT=0) <0| ⁇ = ⁇ [DÜT:2)[DÜDÜDÜ: 2) / ⁇ _{)[DÜye Olmayanlar[DÜyeler: 4)}

Düşük bir kayıp tanjant, dielektrikin ısıya çok az enerji dönüştürebileceğini gösterir. Referans için, 10 GHz'de standart FR-4 substratı, yaklaşık 0.02 ila 0.03'ye kadar ⁇ gösterir, düşük ahşap Rogers RO4350B'nin ek olarak, karmaşıklıkta yüksek performanslı seramikler ve teflotlar bu değeri 0.001'in altına alır.

Dielektrik Kayıplarının Fiziksel Kökenleri

Dielektrik kaybı birkaç mikroskobik fenomenden ortaya çıkar.ETHFLT:0)Dipolar rahatlama[Dönetici:2) Kutup malzemeleriyle hükmedilen, değişken bir alan uygulanırsa, zeminde frekans bağımlısı bir iletkenlik terimine katkıda bulunur.

Dielektrik Kayıplarının S-Parametreleri Nasıl Etkilediğinin Mekanikleri

Attenuation and ion Kayıp

Dielektrik kaybının en doğrudan etkisi, eklenme kaybında ortaya çıkıyor, genellikle S21'in büyüklüğü ile ölçülüyor.Düzd)L), toplam değer sabit α, iletken kayıplardan oluşur α_c). ve dielektrik kayıpları α))[D][D][/FONT][/FONT=D][/FONT=D][/FONT=)

[FONT:0)α[[DÜDÜT:2)[[Üye: 2)[Üye: 3 ))[Üye Olmayanlar[Üyeler) / (c √( ⁇ [DÜyeler)

[FONT=0}F[DÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜŞÜNÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

Yanma Co effective Changes

Di:11 kaybolup, daha fazla dolaylı bir mekanizmayla ilgili olarak, [Dönetici:0)[Döneticisel bir değişkenin (Dönetici) ile ilgili olarak, bir iletinin (Dönetici) veya değiştirilebilirken, (D) değiştirilebilir bir şekilde değiştirilebilen bir şekilde, (Dönetici) değiştirilebilir.

Aşama Velocity ve Grup Getortion

Etkili dağıtım sistemlerinin gerçek kısmı faz hızını belirler (Dönetici:0))[Döneticileri/Fırtlamalar[Döneticileri değiştir] ve dolayısıyla, elektriksel kaybın birincil etkisini azaltırken, ⁇ _{))) ile aynı zamanda, sayısal bir şekilde yapılanma veya diğerlemelere göre farklı bir şekilde değişebilir.}

Impedance Transformation and Coupling

Çiftleri, filtreler ve eşleşen stublar gibi dağıtılmış elementler, her bölümün elektrik uzunluğu ve karakteristik bir şekilde hesaplanabilir.Dielektrik kaybı bu parametreleri biraz değiştirir, ancak bir bandpass filtresinin merkezi frekansını değiştirmek için yeterince tahmin edilemez veya bir çiftleştirme modelinin simülasyona dahil etmediğinde, yanıtın iki katına çıkarılması ve ölçümlenmesiyle sabitlenebilir.

Mikrodalga Ölçümlerinde Pratik Örnekler

PCB Substrate Conundrum

Mikrodalga devrelerinin önemli bir kısmı basılı devreler üzerinde inşa edilir (PCB) ve substrat seçimi doğrudan ölçüm kalitesi. FR-4 ucuzdur ancak tasarımdan yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda elektrik kaybı gösterir.Teste STEM_{) ve S11, bir mikrostrip filtreye kadar ısıtılırken, her iki boyutlu bir şekilde dezenfeksiyona kadar yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir şekilde ayarlanabilir.}

Links and Interconnect Influences

Coyel konektörler, adaptörler ve test kabloları, DUT gibi kademeli olarak davrımlara veya polietilen yüzeylere sahip olmak gibi, bu malzemelerden biraz daha fazla kaybolamaz, ancak test kurulumundan farklı olarak, geçici hatalar kalır ve DUT.Erken, yüksek kaliteli standartları kullanarak temiz bir kalibrasyonu, bu efektdeki yüksek çözünürlükte 40 saatlik bir test kablosuna ek olarak farklı olarak kalır.

On-Wafer ve Probe-Station Ölçümleri

Tek kullanımlık yüzeylerde kullanılan ve yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylerde (MIM) yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylerde (Akademik, galyum arsenide veya silikon elyaf) kendi bakırlı tabakaları vardır ve yüksek çözünürlükte bulunan ve DUT gibi farklı şekillerdeki boşluklar için kullanılan yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylerde yüksek çözünürlükte bulunan bir cihazdır.

Sıcaklık ve Moisture Effects

Dielektrik kaybı tanjanları sıcaklık ve nemse içerik ile değişir. A PCB süpürücüler sırasında bir termal odaya maruz kalabilirler.S-parametre ölçümleri, substrat ısıtılırken S21 büyüklüğüne kadar uzanır.

Strategies ve Kalibrasyon

Vector Network Analiz Kalibrasyon Yöntemleri

Proper kalibrasyon, sistematik ölçüm hatalarına karşı ilk savunma hattıdır. Geleneksel SOLT (kıtlı-yükleme) kalibrasyonu, akustik ortamlardaki iyi çalışır, ancak standartların basit modeller tarafından yakalanmadığı şekilde belirlenir.

De-embedding ve Fixture Removal

Kalibrasyondan sonra bile, DUT genellikle cihazın en iç limanlarına ait bir test fikstür veya iletim hattında gömülüdür. port uzantılı ikix-thru veya AFR (otomatik kaldırma), giriş ve çıkış özelliklerinin doğru bilgilerine güvenir.If the fikstür yüksek dielektrik kaybı ve bu kaybı doğru şekilde karakterize edilmezse, port uzantılı bir şekilde gerileme yöntemleri ile tekrarlanabilir.

Dielektrik ve Davranışçı Kayıpları

S-parametreleri üzerindeki etkisini tamamen anlamak için, genellikle ünite uzunluğuna göre sabitleme süresi elde edilebilir.Bir ortak yöntem, aynı kesitin birden fazla iletim hattını kullanır, ancak farklı fiziksel uzunlukları ölçerek.Resonant boşluk teknikleri[Dönetici analizi yaparak, birim uzunluğuna göre sabitleme sabitleme sabitleme sabitleme sabitlemeler çıkartılabilir veya mikro redüktör kaybı modeli ile birlikte, alternatif bir QDDDDDDDüzme yöntemi ile birlikte, ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı bir testler.

Gelişmiş Malzeme Karakterizasyonu

En yüksek doğruluk için, DUT'de kullanılan özel malzemenin dielektrik özellikleri, malzemenin kendisi tarafından ölçülmelidir.[/FLT:0)Keysight'ın uygulama notu, Ansys HFSS veya CST Studio Suite gibi bazı yaklaşımlar, paralel olarak 1 GHz ve iletim-linen yöntemler dahil olmak üzere, malzemenin kendisi ile uyumlu ve sonra tam dalgalanan geometrilere ait 10 inçlik bir geometriye (EM) sahip olmak için.

Mession and Design Thinkations

Low-Loss Altstrates ve Dielektrikler Seçin

Daha düşük mikrodalga frekanslarında, politetraflore (PT) ve seramik dolu şampuanlar, bakırın üzerindeki yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte ⁇ değerlerinin düşük olması gerekir.

Tasarım-Level Optimizasyonu

Tasarımcılar, elektrik kayıplarının düşmesi için devre duyarlılığını en azalabilir. Örneğin, geniş yanlı filtreler, pasifik yüzeyler için biraz daha geniş bantlar ve düşük çözünürlükte bir kesintiye neden olabilir.Transformasyon hatlarının pratik olarak azaltılmasını sağlar.Comping network can include a guard group for return recovery. On MMICs, Select a found and low-loss dielektrikli yüzeyler için ek olarak, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte daha genişleyen bir şekilde azalır.

EM Simülasyonu Malzeme Modelleri ile Bütünleştirmek

Modern EM simülasyon paketleri, tasarım sırasında kullanılan S-parametreleri zaten boş zaman imzaları ile tanımlamak için kullanılan modeller aracılığıyla tanımlandırılabilir.Eğer diskrepanziler kalırsa, toleranslar veya bağlantı çalışmaları nedeniyle daha muhtemeldir.Bu modeller tasarım sırasında kullanılır, S-parametreleri zaten bir Monte Carlo simülasyonunu gerçekçi materyal tolerans aralığı ile gerçekleştirmek için iyi bir uygulamadır. daha sonra VNA ölçümler için, iki parametreli üretim ortamları üzerinde yapılan değişiklikler için daha kötü bir şekilde değerlendirme sağlar.

Future Trends and Advanced Materials

Daha yüksek frekanslara karşı sürekli zorlamak – 5G milimetre- dalga, 77 GHz'de otomotiv radarı ve ötesinde - daha düşük kayıp ve daha iyi termal stabilite ile dielektrikli malzemeler için talep etmek için eklenmeli. ) Çevrimsel olefin kopolimerler (COC)[Dönetici)[Dönetici)[Döneticileri kullanarak, doğrulayıcı ve doğrulayıcılar için tekrarlanabilirlik sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Dielektrik kayıpları, S-parametre ölçümlerinde derin bir etki yaratıyorlar. Aşırı ekleme kaybı olarak ortaya çıkıyorlar, referanslar, faz bozulması ve deneyimli mühendislere daha düşük dozlama ve kesinti stratejilerinin fiziksel kökenlerini anlamakla, iletim hatları ve dürtüsel devrelerin etkilerini kullanarak, daha yüksek bir test ortamı elde etmek için daha iyi bir yöntem oluşturabilirler.