S-Parameters ve Seyahat Dalgaları

Düşük yüklerden vektörel devre teorisi, gerilimler ve akımlar, sabit olmayan akışlar için doğal değişkenler olarak hizmet eder.Dörtsel bağlantı noktalarının fiziksel boyutları, Srix parametrelerinin tam olarak bu şekilde yayıldığı gibi, normalleştirilmiş güç dalgalarının sabitlendiği ve sabit olmayan bağlantı noktalarının bulunduğu diğer bir ağdaki bağlantı noktalarına karşılaştırılabilir.

S-parametrelerin temel avantajı, yüksek frekanslarda fark etmek ve şarj edilebilirlik parametrelerinin belirlenmesi, eşel sistemlerde ve 50 ULL veya HAM'nin mikrostrip'lerde açıklanması gerekir.Bu, S-parametrelerin yüksek frekanslarda farkına varmak zordur, algılamanın elementinin rektörel sistemlerde ve 50 ULLAH veya 75 LOW'in mikropasyon ortamındaki değişiklikleri için kullanılan bir işlem hattında kullanılan bir diskometrik olarak tanımlanabilir.

Daha önce kullanılan hava dalgalarının aksine, Kurokawa'nın gücü dalga ile taşınan gücü eşit olarak tanımlamış ve doğrudan güç ölçümleriyle uyumlu hale getirmiştir.[TFL0) Bu ayrım, özellikle de bütçelerin sıkı ve her decibel'in güç dalgalarının bütçe analizi ile ölçüldüğü şekilde tanımlanabilir.

SMatrix: Notation and Physical Anlam-

İkiport ağı için, S-matrix- dört karmaşık parametreden oluşur, her biri sensör tasarımı ve tanılamaları yönlendiren ayrı fiziksel bir yorumla:

  • [FONT:0]S11) - Giriş yansıma katsayısı:) 1. port 2'de fiyat, bir eşleştirilmiş yükte sona erdiğinde, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek bir artış gösterir.
  • [FONT:0]S21)[FONT=[D)[Dönetici: 3 ) Port 2'den porttaki dalga olayı 1'de maçlanmış çıktı koşulları tespit etmek için dalga geçiyor.Döneticileri iki port arasında bir miktar artış veya kazanç elde ediyor.[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD)[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD)))))))))))))))))))))))))))))))
  • [FONT:0]S12)[Döntgenlik katsayısı:[Döntgen: 3) port 2'den port 1. Pasif reciprocal cihazlara geçiş, S[Dörtücük algılamalar için eşitler için bile, S[D)[Düzücük sensörleri ölçebilir, ancak aktif sensörler veya transkriptiğe sahip olmayan malzemelerde (örneğin,) doğrulanabilir.
  • [FONT:0]S22) [Dönetici: [Dönetici: [Dönetici: 3 ) Port 1'de yer alan yansıma, S[FLT][FLT: 4[FLT) ile aynı şekilde eşleştirilir.[FLT: 11[D) S[FLT: 9,2|D)

İki limandan daha fazla olan küçük optimize edilmiş sensörler - bir yönsel çift olarak mikrodalga nem algılayıcı, dört kanal arastırıcı sensör veya SD[Döneticileri) gibi çok sayıdaki boşluklar (Dörtüncü sıra) ile aynı şekilde yapılır.[Dörtüncü boyuta göre, SDüzüğün sabit olmayan bir boyuta göre farklı ölçekler.

S-parametrelerin fiziksel yorumu basit büyüklükteki arsaların ötesine uzanır.Sahçe bir sensör aşaması) ve S)21) Bir dizi yeniden izlenirken, Sagating dalgasının boyutu ve Sagatkar bir sensör aracının fazı, resonance frekansının 180°'nin tekrarlayıcı bir şekilde değiştirilmesi, paralel bir yeniden yükleyici davranışın en yüksek değişkenli şekilde değiştirilmesini sağlar.

SParametreleri Miniaturized Sensörler için Neden Tanımlanabilir

Miniaturizasyon, daha büyük yapılarda ihmal edilebilir fiziksel fenomenler getirir, ancak milimetre büyüklüğüne hakim olun.Acent izlerini çözmek için, her kenardaki mevcut yoğunluk artış, yüzeysel bir dönüşüm aracının her türlü yüksek çözünürlükte bir şekilde yüksek çözünürlükte bir şekilde yüksek çözünürlükte otomatik olarak ayarlandığında, DST Stüdyosu'nun tam bir şekildeki parametrelerini çözmesine veya açık bir şekilde yorumlamaya izin veren bir şekilde ifade eder.

Bir resonant mikrodalga sensörü için, Spara-parametre cevabı üç kritik miktara kodlanır: Resonant frekansı, kalite faktörü (Q), ve darbe katsayıları test altında bir malzeme ile etkileşime girdiğinde, bu parametreler tekrarlanabilir ve genellikle lineer bir şekilde değişebilir.[D)[Dönetici[Dönetici:0) veya SFLT:2))

Sensör geometrisi ve S-parametre cevabı arasındaki ilişki, yakın nesnelerden müdahale etmek için her zaman sezgisel değildir.Sparametreler bu pislik alanını resonant frekansı ve Q faktörün fiziksel sınırlarının ötesine uzatan alanlar, sensörün dış perturbasyonlara karşı daha hassas hale getirme, bu hassaslığı korumak için daha hassas hale getirebilir.

S-Parameter Yaklaşımının Pratik Avantajları

Doğrudan bağlantının ölçülebilir miktarlara ötesinde, S-parametreler onları özellikle miniaturized sensör gelişimi için uygun hale getiren birkaç pratik avantaj sunar:

  • [FONT:0)Modularity:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)Modularity:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) S-parametre blokları, sistemli, birleştirilmiş ve daha büyük sistem simülasyonları içinde gömülüdür. sensör ön uçları, transiver devreleri ile birlikte optimize edilebilir.
  • [FONT:0)Standartizasyon: [Dönetici: [Dönetici: 0,4p, .s8p), S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S
  • [[Dönetici:0)De-embedding:[Döneticileri): Cihazın ve bağlantı etkilerini ölçerek, sabitleme standartları veya toparlama tekniklerini kullanarak, sensörin tek başına yanıtını kullanarak, paket ve bağlantı noktalarının küçük ayarlanan sensörlerin belirlenmesi için kritik olabilir.
  • [FONT=0)Sensitivite analizi:[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜSÜSÜŞÜNÜ: 0:2)[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ

Yanma Parametreleri ve Sensör Hassasiyet

S)11[Dönetici:0) Genellikle sensör geliştirme sırasında ilk parametre denetim edilir, çünkü doğrudan resonatorda enerjinin ısıtılmasına veya ısıtılmasına karşı nasıl depolandığını gösterir.

S)11) ile giriş (Z)[Döneticileri ile ilgili olarak, bir kanal sensörünün (Dönetici) ile ilgili olarak, doğrulanmış bir işlem yapılır.[Döneticileri değiştirmiş)

Bununla birlikte, yüksek hassasiyetle ölçeklendirmek için yüksek bir Q faktörün korunmasının zorluğunu belirtir.Intratmentor kayıpları, kenarlarda ve köşelerde kalabalığa ve yüksek orandaki dielektrik kayıplarının, yüksek çözünürlükte artışların (örneğin, yüksek çözünürlükte) derecesinde (örneğin, yüksek çözünürlükte) dereceleri inceler.[Breaktturesiyonel ölçümler ile ilgili ölçümler (örneğin, yüksek çözünürlükte)

Birçok miniaturized sensör tasarımları, S)11) fikre sahip olan frekans, işletim grubu oluşturamayan ve herhangi bir dönüşüm modeli, sistem tasarımında gerekli olan ve üretilen bir kanal tasarımı ile sensör tasarımını optimize etmek için kullanılabilir.

Transmisyon Parametreleri ve Ölçülme

Birçok sensör mimarisi, measurand'ın iki port arasında geçiş aşaması veya amplitüdün değiştirilmesini değiştirir.S)21) Bu tasarımlarda önemli parametredir. Örneğin, mikrofluidic mikrodalga sensörü, örneğin, bir kanaldaki sinyal hattı ve zemin düzlemi geçerken, kanaldaki değişken bir akışla sabit akışlar ile hassas bir şekilde değişebilir.

Eklenme kaybı büyüklüğü |S)21)[Dörtüncü dereceler, frekans üzerindeki izler, sinyale karşı aşırılık sağlar ve sensöre ek olarak, kablosuz sorguya çekileceksiniz.S[Dönetici:2).[D)[Düzücükler[Döneticileri kontrol eder)

Bu nedenle, sensör sınırsız durumdayken doğal referans tabanı sağlar ve çevresel rahatsızlıkları reddetmenin birkaç avantajı sunar.[Dönetici:0) SFLT:2'nin büyüklüğüne göre daha yüksek bir dinamik sıralamaya sahiptir.[değiştir | kaynağı değiştir]

S)21) ölçümlerin doğruluğu, ölçüm ortamının kalibrasyon kalitesi ve stabilitesi ile ölçüm ortamının stabilitesi ile ilgili olarak, S. Sıcaklık dalgalanmaları, bağlantı tekrarlanabilirliği ve kablo flexure tüm sensör yanıtını gizlemek için aşamaları tanıtabilir. Modern VNA'lar, bu etkileri içeren sofistike hata düzeltme algoritmaları içerir ve ölçüm işlemine entegre edilir ve ölçüm işlemine göre, bu nedenle ölçüm ortamındaki bir düzeltme işlemine uygun olarak yapılır.

Isolation, Cross-Talk ve Multi-Port Integrity

Birden çok port kullanan minimser dizileri veya ayırıcı sensörlerde, kanallar arasındaki geçişler yanlış okumalara, dinamik aralıkları azaltabilir ve S) gibi değişkenli boşlukları tanımlar.

Konforans gereksinimleri, limanların sayısı arttıkça ve mevcut boşlukları kesintiye uğratabilir. Yoğun bir sensör serisinde, bitişik elementler arasındaki darbeleme yüksek olabilir - 10 dB, izolasyon önlemleri alınmıyorsa, bu da çoğu algılama uygulamaları için kabul edilemez. Çeşitli teknikler, kümeslenmeden izolasyonu artırmak için kullanılabilir.DGS) Belirli frekanslarda baskılı yapıları kullanarak, belirli frekanslarda baskılı devre dışı bırakmak ve dinamikleri kullanarak, dinamik bantgap (EBG) yapılar, yüzey dalgaları için çok sayıda izolasyon sağlar.

Farklı sensörlerde, iki algılama kanalı arasındaki izolasyon, diferansiyel sensörin ortak eşdeğer oranını (CMRR) belirler ve tasarım bu değerin en yüksek değerini sağlamak için optimize edilebilir.Sparametre resmiciliği her iki kanalda eşit şekilde etkiler ve bu nedenle standart tek taraflı ve ortak bileşenler için S-parametre modeli, bu analiz için doğal bir çerçeve oluşturabilir.

De ki: De ki:

En kritik olanlardan biri - ve genellikle hafife alındı - S-parametreleri miniaturize sensör tasarımı için algılamalar, ölçüm referans uçağın yerleştirilmesidir. VNA tarafından ölçülen ham S-parametreler, kablolar, adaptörler ve kalibrasyon düzlemine geçişler içerir.Gerçek sensör test edilen bölge, sadece mikrostrip hattının uzunluğundan sonra başlayabilir.

Çeşitli standart yöntemler var, her biri miniaturized sensörleri için özel güçlülerle:

  • [FONT:0)SOLT (Short-Open-Load-Through):), ortak ölçümler için en yaygın kullanılan kalibrasyonlar için zorlanabilir.Özellikle, milimetre-yoğuk frekanslarda iyi fark edilen hassas standartlar gerektirir.Perar substratlar üzerinde durulan küçük sensörler, doğru kısa, açık ve yük standartları aynı uçaktaki şarj edilebilir.
  • [Dönetici:0)TRL (Through-Reflect-Line): [Döneticileri ve planlayıcı ölçümler için tercih edilen standartlar nedeniyle standart (geçmiş yansıma katları ile yansıtmak için bir satır aralığı) tam olarak milimetre-yoğuk frekanslarda kumaş yapmak daha kolaydır.
  • [[DÜDÜ:0)LRM (Line-Reflect-Match):[Dönetici:0) Bir ek çizgi yerine bir eşli yük kullanan TRL'nin bir çeşididir. Geniş bant genişliği sunar ve özellikle uzay kısıtlamaları nedeniyle uygulamanız zorlandığında kullanışlıdır.
  • [FONT:0) Çok yönlü TRL: [Dönetici: [Dönder: 1) Marks ve Williams tarafından NIST tarafından geliştirilen, her bir çiftten gelen sabit frekans aralıklarını en aza indirmek için birçok çizgi uzunluğunda bir uzatma.

Inaccurate de-embedding, Smith grafiğinde rotasyonu tanıtıyor ve Sparametre ağlarını içeren açık rezonans bloklarını devre dışı bırakabilir ve bu simülasyon verileri doğrudan kalibre edilmiş ölçümlerle karşılaştırılabilir. Tasarım ve metroloji arasındaki bu sıkı entegrasyon düzgün bir şekilde hızlandırılırsa, Çağdaş elektromanyetik simülatörlerin mühendislere devre dışı bırakmalarına izin veriyor.

Prodüksiyon substratı kullanılarak ölçülebilen minimize sensörleri için, kalibrasyon substratı, sonuncupad arayüzü için hesaplanmalıdır. Prodüksiyon ipuçları, bilinen standartları kullanarak küçük bir indükleme ve kapasitance sağlar. Kalibrasyon substratı ile kalibrasyon substratı aynı malzemeden üretilmelidir, sensörle sürekli yanlış eşleşmeleri en aza indirmek için.In probe ipuçları 100 GHz'den daha zor hale gelir, kalibrasyonlar daha zor hale gelir, çünkü test edilen ipuçları ve geometrinin parasitik etkileri, bu tür frekanslara kıyaslalaştırılabilir hale gelir.

S-Parametreleri kullanarak Stability and Hassasity Analysis Using S-Parameters

Basit frekans geçişlerinin ötesinde, S-parametreler aktif sensör topolojilerinin derinlemesine stabilite analizi sağlar. K-faktör (Rollett'in kararlılık faktörü) ve ⁇ örüntü bazlı sensörlerin işlevleri - aktif bir cihazın veya devrenin mevcut olan tüm frekans aralığındaki farkını tahmin etmek gerekir.Sparametreleri dahil eden bir sürü mikrodalga sensörü pasifiktir.

Pasif sensörlerde, measurand'ın hassasiyeti doğrudan S-parametrelerin türlerinden elde edilebilir.Birkaçıklık sensörü için, mühendisler ⁇ S)11)) veya ⁇ S) Bu türdeki simülasyonlar yüksek hassasiyet gösterirken, doğrusal olmayan bir boyuta göre, ve türevdeki fazlar yüksek hassasiyet gösterir.

Hassas analiz aynı zamanda birden fazla measurands’in etkilerini de dikkate almak için uzatılabilir. Sıcaklık ve nem için farklı bir sensör kullanarak, örneğin S-parametre cevabı hem değişkenlere bağlıdır ve tasarım, iki etkinin sıcaklık ve nem arasındaki yanıtın çeşitli kombinasyonlarıyla elde edilebilmesini sağlamalıdır ve bu da çok yönlü bir şekilde test etmek için bir yönteme ihtiyaç duyar.

Hassasiyet analizinin bir başka önemli yönü, akış izleme veya kimyasal reaksiyon arasındaki ticarettir. Yüksek bir Q-sonator, sürecin dinamiklerini yakalamak için yeterli olan bir bant genişliğine sahiptir.Sparametre yanıtı, sensördeki değişiklikleri test etmek için zaman gecikmesi gerekir.Gerçek zamanlı algılama uygulamaları için, sinyal üzerinden yapılan algılama uygulamaları, gecikmeler için yüksek bir grup gecikmesi gerekir.

SimülasyonDriven Miniaturized Topologys optimizasyon

Birkaç kare milimetre içinde uygun bir sensör tasarlayın, tasarım döngüsü arasındaki işlem gerektirir: resonant frekansı, bant genişliği, hassasiyet, ekleme kaybı ve izolasyon. 3D full-wave çözücüleri kullanan 3D tam ekranları kullanarak, S-parametreleri her bir şekilde hesaplar. - örneğin, belirli bir SFL ile uyumlu bir şekilde ayarlanır[0)

Bu simülasyonun akantılı RFID etiketleri tasarlamak için başarıyla uygulanmıştır, minyatür dielektrik spektroskopi sensörleri, entegre etiketli biyosensors ve kompakt gaz sensörleri. Son tasarım, genel sistem performansına kadar, sistem içi yanlış eşleştirmeler için hesaplara aktarılabilecek bir Touchstone dosyası olarak ihraç edilir, geçici hataların ve otomatik geçiş noktalarının kullanılabilirliği, SFL-parametre modellerinin her porttaki doğru geçişleri, sensör geometrisinden genel sistem performansına kadar sorunsuz bir geçiş sağlar.

Optimizasyon süreci, Gaussian süreci regresyon veya nöral ağ gibi, tam dalga simülasyonları kullanılarak daha da hızlandırılabilir ve sonra tüm dalga simülasyonları gerçekleştirmek için S-parametre yanıtını tam dalgalandırmadan önce tahmin etmek için kullanılır.Bu yaklaşım, büyük tasarım alanları hakkında optimizasyon süresini azaltır.

Geometri optimizasyonuna ek olarak, simülasyona dayalı tasarım, en iyi substrat materyali ve metal yığınını seçmek için de kullanılabilir.Deelektrik sabit, kayıp tanjant ve termal iletkenliği dahil, tüm S-parametre yanıtını etkiler ve karmaşıklık ile tanışmak için seçilir. Metal iletkenliği ve kalınlığı, yüksek hacimli testlere özellikle önemlidir.

Fabrication Tolerances ve Hassasiyet Variations

Sensör boyutları alt boyuta küçülttüğünde, birkaç tane bile aşırılıkçıklık, alt boyutlandırma veya yanlışlık, S-parametreleri kolayca değiştirebilir.Intraseptif frekans on megahertz tarafından sürüklenebilir, bu tür bir performans ölçümlerinin istatistiksel dağılımı ve daha yüksek çözünürlükte bir Monte analizi yapar.

Monte Carlo analizi, her geometrik ve materyal parametresinin dağıtımını ele alan bir üretim sürecinin istatistiksel modelini gerektirir.Sistem genellikle süreç özellikleri tarafından belirlenen ortalama ve standart sapma ile dağıtılır.S-parametre yanıtını kullanarak elde edilebilir ve en büyük performansı ve ölçümlerin dağılımını tahmin etmek için analiz edilir.

Geometrik varyasyonlara ek olarak, maddi mülkiyet varyasyonları da S-parametre yanıtını etkiler.Ar-parametrelerin dielektrik sabiti bir yük ile değişebilir ve bu değişiklikler, daha da değişebilir.Bu varyasyonlar genellikle sıcaklık ve nem ile ilişkili olarak, analiz için başka bir karmaşıklık katmanını belirlemeye yardımcı olur.Demiraliz ki, Monte Carlo simülasyonu malzemenin istatistiksel dağılımını da geometrik parametrelerle içermelidir.

Kumaşlama toleransları da sensör kalibrasyonunu etkiler. sensör periyodik olarak tekrarlanabilir ve uzun süreler için kullanılan bir kez kalibre edilmesi amaçlandığında, kalibrasyon, süreç varyasyonlarına rağmen geçerli olmalıdır.Bu, sensörle ilgili olarak geliştirilen referans standardı tasarlayarak elde edilebilir.

Future: Scattering to Multifizik Co-Simulation

Gelişen miniaturized sensörleri, mikrodalga rezonanslarını diğer fiziksel alanlarla birleştirir: MEMS-actuated ayarını RF çevikliği, optomechanical readout for ultra-low-noise algılama, elektrokimyasal hücreler for biyolojik örnekleme için birleştirir.In bu heterojen tasarımları, S-parametreler RF bağlantı için standart bir kanal olarak monte edilir, ancak daha fazla entegre edilmiş bir kanalda, mekanik stres, termal sürüklenme, sıvı akış ve elektrokimyasal reaksiyonlar için.

Operasyonel frekanslar 60 GHz'ye yükselirken, 77 GHz ve kısa sürede, jest tanıma, hayati uyarı izleme ve yüksek çözünürlüklü görüntüleme, Sparametrenin hassaslığı, ve otomatik dezenleme daha kritik hale gelir.Bu frekanslarda, ekrandaki ölçümler, yüksek çözünürlükte kullanılan bir yazılım faktörüne göre, sabitlenmiş ve dağıtılmış davranışlar arasındaki sınırı karıştırır. Gelişmiş kalibrasyon teknikleri, yüksek çözünürlükte Sparametrelerin yüksek çözünürlükte ve otomatik olarak ayarlandığında, yüksek çözünürlükte doğrulanabilir.

Bir başka heyecan verici yön, S-parametre ölçümünün gerçek zamanlı sensör yorumu için makine öğrenimi ile entegrasyonudur. Bir sensöre karşı karmaşık S-parametre yanıtını birden fazla ana kadar ayırt edebilir veya daha geniş bir dinamik aralığı takip eder. Bu yaklaşım özellikle derin bir sinir ağları gibi, S-parametre cevabının farklı measurand devletlere karşılık gelen kalıpları tanıması için eğitilmiştir, sensörleri birden fazla ana kadar ayırt edebilir.Bu yaklaşım özellikle de daha geniş bir dinamik aralığın üzerinde çalışır.

Kavramdan kalibre edilmiş minyatür sensöre giden yolculuk, S-parametrelerin sistematik olarak satın alınması ve yorumlanması konusunda menajer değildir.S-parametreler sadece bir tasarım döngüsü sonunda kaydedilen sayılar değildir; sağlık, tekrarlanabilir ve kompakt mikrodalga sensörlerinin inşa edildiği temeldir.S-parametre teorisi, deembedding teknikleri, simülasyon-epişman optimizasyon ve multifiziksel entegrasyon, mühendisler bu modern uygulamaları tedavi olmadan miniaturizasyon sınırlarını azaltabilirler.