S.Parameter Fundamentals ve VNA Hata Modeli
Scattering parametreleri (S-parametreleri) bir cihazın limanlarında nasıl yolculuk eden gerilim dalgalarının nasıl yayıldığını tanımlar. S)11), VNA'nın iç örnek ve uçak arasındaki herhangi bir kayıp, test edilen hataların (DUT) doğrulanmamış olduğu durumlarda, test edilen hataların düzeltilmesi sırasındaki hataların düzeltilmesi durumundadır.
S-parametreler karmaşık sayılardır. Küçük büyüklük veya faz hataları grup gecikmesi, stabilite çevreleri ve gürültü parametreleri gibi tür türe aktarılmaktadır. Modern VNAs sübürücük bir kaynak ve ayarlanan alıcıları tesadüfen tespit etmek, yansıtılmak ve iletileri iletmektedir.[Dönemli okumalar, değiştirmiş bir hata algoritması ile yapılır).
Bu hata modeli, kalibrasyon standartlarını varsayıyor (Açık, Kısa, Yük, Thru) her ölçük frekansta mükemmel bir şekilde biliniyor - fiziksel bir imkansızlık. Thru standart, genellikle DUT'un uzun bir süre, cilt etkisi ve dielektrik kaybıyla ilgili olarak, VNA yazılımının Thru'yu kayıp bir kayıpsız veya yanlış bir inaccutür kaybı modeli olarak davrandığını varsayıyor, hata-korunma algoritması bu yolu kaybı DUT'ya gösterir.
Frekans-Dependent Kayıplarının Fiziksel Mekanizmalarını paketletmek
Çeşitli farklı fiziksel fenomenler frekansla büyüyen sinyale neden olur. Her biri düzgün bir şekilde karakterize edilip kaldırılmayan S-parameter verileri üzerinde eşsiz bir imza bırakır.
Davranışçı Kayıp ve Cilt Etkisi
Frekans yükselirken, bir iletkenin yüzeyine doğru mevcut kalabalıklar, etkili kesit alanı azaltır ve direnci artırır.TheurFLT:0) √f için izleyebilirsiniz.
Yüzey kabalığı önemli ölçüde exacerbates iletken kaybı. Mikroskobu zirveler ve vadiler elektrot depolarında daha uzun bir yol seyahat etmek için mevcut olan bakır kuvvet.Sorular -Jensen veya Huray “snowball” modeli bu etkiyi en aza indirmek için.
Dielektrik Absorpsiyon ve Tangent
Altstrate malzemeleri, elektromanyetik alan enerjisini ısıya dönüştüren bir kayıp Tangent (tan ⁇ ) sergiliyor.Dörtücük kaybı için süreklilik (α) ve 1 GHz'de neredeyse kayıp görünen bir PCB izi: α) × ⁇ / ⁇ )
Standart FR4 (en azından ⁇ 0.02)- 1 GHz üzerinde hassas S-parametre çalışması için uygun değildir.Ücretsiz laminatlar) için, S-parametrelere bağlı olarak, diskokarbonlar (örneğin, Rogers RO4000 serisi) ⁇ sunar.
Radyasyon, Altstrate Modes ve Coupling
Daha yüksek frekanslarda, açık uç mikrostrip hatları gibi yapılar, sıkıca uzaylı virajlar ve ücretsiz alana kadar enerji yayılır. Radyasyon kaybı genellikle f2 veya f3. Mikrostripsli izleri veya çevrede başlatılan yüzey dalgaları, aşırı yükleme kaybı olarak ortaya çıkıyor (yüksek S)21 intenuation) ile tam olarak zorlanan modeller.
Manyetik ve Ferrite Kayıpları
Manyetik malzemeler kullanarak bileşenler - beads, isolators, dolaşımcular ve geniş bant dönüştürücüler - S-parametre ölçümlerinden bu kayıpları özellikle zorlaştırır ve genellikle özel kalibrasyon yapılarını gerektirir.
© ve Transitional Kayıplar
Bir koaksız kablo ve bir PCB (sonrası başlatılmış veya kenar başlatıcısı) arasındaki arayüz, çok sayıda mikronsiyon ve faz bozulmasına neden oluyor. Zavallı temas, başlatıcı veya kablolar arasındaki yanlışlık, 2,4 mm,0 mm,4 mm,4 mm,5 mm) bile, ısıtıcı bir şekilde temizlik gerektirir.
S-Parametre Hassasiyeti Nasıl Kaybedilir
VNA ölçümlerinde frekans bağımlı kaybının etkisi şüphelidir çünkü hem ham verileri hem de kalibrasyon sürecine karşı çıkıyor. Etkileri belirli, ölçülebilir şekillerde ortaya çıkıyor.
TheTemps in Reflection Ölçümleri (S[DÜDÜ:0)11[DÜT: 1), S[DÜDÜ: 2)22[DÜDÜDÜye Olmayanlar[Üye Olmayanlar)
Bir DUT'u bir kayıp kablo veya fikstür yoluyla ölçtüğünde, yansıma sinyali iki yönlü değerlendirmeleri deneyimliyor. VNA kalibrasyonu mükemmel bir şekilde kaybız olarak tedavi ederse, görüntülenen geri dönüş kaybı gerçeklerden daha iyi görünecek.Bu doğrudan ölçüm sisteminin etkililiğini sınırlandırabilir.
Sayısal olarak, test yolundaki 0,5 dB'nin bir tek yönlü kaybı, ölçümde 1.0 dB hatasına neden oluyor. mmWave frekanslarında line kayıplarının 1 dB'yi aşabileceği, bu hata baskın hale gelir.
Transkript ve faz Distortion (S[DÜDÜT:0)21[DÜT: 1), S[DÜDÜ: 2)[DÜDÜye Olmayanlar[Üyeler)
Forward iletimi, limanlar arasındaki tüm seri elemanların birleşik kaybını içerir. Bir yükselticinin kazanılması durumunda, ölçülen S)21), bu devreyi yüksek hızlı bir şekilde devre dışı bırakmak için, bu aşama doğrudan göz diyagramı veya bir yükselticinin gecikmesi ile sonuçlanır.
Örneğin, düşük maliyetli bir substrat üzerinde 10 cm uzun bir fikstür, 20 GHz'de 2 dB ekleyebilir ve bu kaybın eh- 5 dB olarak görünmeyeceğini gösterir.[D[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDQT:0|D=D=DQT:0|D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=3|B=0|B&B&B&B&B&B&B&B&B&B&B&B&B&B&B&B&B&B][
Diferansiyel ve Karma-Mode Ölçümlerinde Residual Hata
Farklı devreleri ölçmek (HDMI, USB, otomotiv Ethernet) tek taraflı hataların (SCD, SDC) birbirine bağlı olarak esnek bir şekilde sabitlenebilir.SCC, SCD, SDC) kablolar veya iki yarıda kablolar veya fikstürler diğerinden biraz farklı bir frekansa sahipse, bu “faydak” yaygın gürültünün haftaları yapay olarak şişirebilir. Mükemmel bir şekilde dengeli bir iz çift, gürültünün birkaçı, sadece önemli ortak noktası gürültüyü daha az farklı bir şekilde farklı bir şekilde farklı bir şekilde kaybetme veya faz özelliklerine sahiptir.
Kalibrasyon Referansı - Plane Ambiguity
Kalibrasyon kitleri açık, kısa, yük ve thru standartları içerir. “thru” genellikle bilinen bir kayıp ve faz gecikmesi ile uzun bir iletim hattıdır.Eğer kaybı frekansında doğru şekilde karakterize edilmezse, VNA'nın hatası modeli, hattın ölçülmesini kullanarak bunu yanlış bir iletim izleme süresini azaltır.
Gerçek Dünya Kayıp Ölçümleri
Bir FR-4 substratı üzerinde 10 cm mikrostrip hattı düşünün.In 2 GHz the insertion kaybı 0,5 dB olabilir, ancak 18 GHz'de 3 dB'yi aşabilir.Bir mühendis, ekrandaki bir SOLT kit ile bir araya gelir.Inste doğru kazanç maskelenebilir, çünkü VNA'nın 2'nin 0'ı düşük verim için telafi etmesi gerekir.
Faz bozulmaları bir Smith grafiğinde görünür. Bir kayıp iletim hattı, grafik merkezine doğru bir spiral boyunca yansıma katını döndürür, mükemmel bir çemberde değil. Böyle bir spiralin de rahatsız olmadığı zaman, DUT'un girişi engellenir, potansiyel olarak optimal güç transferine gerekli olan eşleştirme ağı yanlış anlamaya neden olur.
S-Parametre doğruluklarını yeniden kabul etmek için stratejiler
Sağlam bir teknik portföyü, modeli tanımlamak ve son S-parameter verilerinden frekans bağımlı kayıpları kaldırmak için mevcuttur.
Gelişmiş Kalibrasyon Teknikleri
En doğrudan savunma, hatalı iletim hatları için doğal olarak hesaplanan bir kalibrasyon yöntemidir.ETHFLT:0)Through-Reflect-Line (TRL)), VNA'nın gürültü zemininden ayrı bir şekilde kaybolup, geniş bant genişliğine doğru doğrultma hattını kullanarak, doğrudan doğrulayıcı bir şekilde sabitleme modelini sağlar.Forever-Reflectbration doğrudan doğrulama modellerini kullanarak daha fazla geliştirir.
DataBased Calibration Standartları
polinom-fit kalibre katli modeller önemli ölçüde doğruluk geliştirir. Standartların Modern kalibrasyon kitleri:0)Maury Mikrodalga) ve Keysight, her frekans noktasındaki her standart için Touchstone sağlar.Bu dosyalar standartların ince frekansına bağlı olarak kendilerini alır, ölçüm hata zeminini azaltır.
Gelişmiş DeEmbedding Yöntemleri
DUT uçağında doğrudan kalibrasyon imkansız olduğunda, iki kat daha fazla boşluk ekleyen katal-embedding ekstras fikstürleri için popülerdir. 2xsimetrik fikstürler için, Otomatik düzeltme (AFR) veya simülasyon tabanlı demleme, bu yöntemlerin doğruluğunun iki katın altında kullanılması gerekir.
Zaman Gating ve Post-Processing
Zaman domaini (birçok VNA'larda kullanılabilir) konektörlerden veya adaptörlerden gelen yansımaları zaman alanında istenmeyen yanıtlara göre devre dışı bırakabilir. Sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık
Elektromanyetik CoSimulation and Modeling
Yüksek sadakat 3D EM simülasyonu (HFSS, CST veya Sonnet gibi araçlar) bir fikstür veya Prodüksiyon geçişinin frekansına doğru tahmin edebilir. Bu simdi S-parametre bloku VNA'nın hata düzeltmesinde doğrudan DUT'a taşınmak için gömülü olabilir. Bu “kullanıcı tarafından yaygınlaştırma” yaklaşımı 110 GHz'nin üzerindeki frekansların üzerindeki frekansının fiziksel kalibrasyon standartlarının yüksek derecede zor olduğunu tahmin edebilir.
Fixture Design and Material Selection
Ölçüm döngüsüne girmeden önce kaybı proaktif bir stratejidir. Düşük büyüklükteki laminatları düzgün bakır folyo ile seçmek hem dielektrik hem de mmWave frekanslarına kadar düşük kaybı korur. Wider izi genişliği ve kalın dielektrikler daha düşük bir iletken kaybı (daha yüksek sipariş modu excitation) Bağlantılı yüzeyler için, kısa, yüksek kaliteli kablolar için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.
Endüstri Standartları ve Metroloji İzlenebilirliği
S-parametre ölçümlerine küresel güven sağlamak için, IEEE 287 gibi ulusal metroloji enstitüleri:0)NIST[D: 1) ve PTB, izlenebilir kalibrasyon hizmetlerini kullanarak, bu kurumlar, bilinen Sparametreleri ile ilgili kayıp standartları karakterize eder - test sistemlerindeki dB. Industrial yönergelerinin belirsizliğini tespit eder ve doğru frekansa bağlı olarak değişir.
Daha sonraki Generation Frequencies'a doğru genişleme
Kablosuz sistemler mmWave bandlarına ( GHz-52 GHz) ve 6G'nin ötesinde, otomotiv radarı ve uydu bağlantıları, frekans bağımlı kaybının etkisi, model ücretsiz uzaylı bir dalga kılavuzluğu olarak adlandırılan, hava dolu kobiyaliz hatları ve fotonik yüksek çözünürlükte, fiziksel kaybın imzalanmasını amaçlayan teknolojiler ortaya çıkıyor.In-the-air (OTA) anten dizileri için ölçümler için otomatik olarak, bu model ücretsiz uzay yolculuğu kaybının frekans-bağışkanlıklı bir şekilde kaybolmasını gerektirir.
Frekansa bağlı kayıplar RF ve mikrodalga ölçümlerinde başarısız bir fiziksel gerçekliktir, ancak son verilere uzlaşmaz. Gelişmiş kalibrasyon, dikkatli malzeme seçimi, akıllı de-embedding ve titiz izlenebilirlik ile, mühendisler VNA doğruluğunu test etmek için koruyabilirler. anahtar gerçekten göz ardı edilmeme yol değil, aynı zamanda modellemek için sistematik bir değişken olarak, ölçülmelidir, ölçülmelidir ve matematiksel olarak kaldırılır.