S-Parameters'ın temelleri

Sparametreler, doğrusal zaman-invariant (LTI) ağlarını tanımlamak için yüksek frekanslı kelime tanımlar. Bu karmaşık, frekans bağımlı oranlar olayı nasıl karakterize eder ve bir cihaz veya sistem her portına etki eder. iki-portaj bileşenleri için - en yaygın bina bloğu S11 (input yansıma katsayısı), S12 (geriye dönük olarak), S22 (geriye dönük olarak), S22 (S22 ( ⁇ yansıma katsayı). Vector ağ analizörleri (VNAs) Bu ölçümleyicileri yakalamak - genellikle 50 ULLAH referansı engelleyicidir.

Her Sparametre hem büyüklükte hem de faz bilgilerini taşıyan bir vektördür, bu hesaplamaların doğrulanması için bir Smith grafiğine doğrudan görselleştirme sağlar - temel kazanç ve geri dönüş kaybının ötesinde, mühendisler, verilerin test altında veya demir parasi katkılarını yansıtıp, yüksek çözünürlükte tam olarak ölçümde bulunurlar.

KüçükSignal S-Parametreleri Büyük Performansa Bağlamak

Sparametreler sabit bir önyargı noktasında bir cihazın doğrusallaştırılmış bir anlık ve düşük sürücü seviyesi temsil eder. Linearity metrics such as the 1-dB sıkıştırma noktası (P1dB), üçüncü sipariş süresi (IP3), ve hata vektör büyüklüğü (EVM) büyük bir yanlış davranışı tanımlar.Bu domainler arasındaki bağlantı yüksek yanlılıktaki küçük işaretli parametrelerle hareket eder, minimum gürültüyü yükselten bir amplifikre sahiptir.

Benzer şekilde, bir çıkış yanlış eşleştirme, transistörlüğü düşük teslim gücünde sıkıştırmaya zorlayan gerilime neden olur. Sweeping önyargı gerilimi, S-parametreleri kaydının S-parametreleri nasıl küçük imzalı davranışın büyük bir uyarı ile nasıl ilişkili olduğunu açıklar: hedefsiz VNA süpürücüleri, güçlü bir VNA süpürücükürücükürücük dünyaları arasındaki köprüyü güçlü bir şekilde değiştirebilir.

S-Parametrelerle Degradasyon

Linearity dezenfeksiyonu - sadece sıkıştırma, amplifikasyon-bağışlı faz değişimi ve şaşırtıcı nesil - S-parameter yanıtında tanımlanabilir imzalar. Her parametre pinpointlerinin sistem limitli sistem lineerliği.

S21'de Kombinasyon Göstergeleri

Frekans boyunca standart bir S21 süpürücü profili ortaya çıkarır.Eğer herhangi bir bant kenarda yuvarlanırsa, bir parasitik kutup muhtemelen bant genişliğini kısıtlar. Operasyon frekansı yaklaşımlar olarak kutup, iç gerilim hızları giderek artan sürüş seviyelerinde genişletir - VNA'ya giriş gücünü azaltır. Aktif bir güç olmadan önce, yüksek seslenişe dayalı olarak, küçük sıkıştırma noktalarının şeklinin ilk sıra dışı olduğunu gösterir.

Mismatch Etkileri ve S11/S22 Analiz

Impedance yanlış kireler, transistörlerin doğrusal gerilim aralığının oldukça düşük güç altında kesişen dalgalar yaratırlar.[Dönetici S11 ve S22 frekans ve önyargı, kaynak tanımlayarak ve en düşük yansımayı üreten dürtüleri yükler. Ancak, mükemmel 50 TEL maç nadiren aktif cihazlar için en iyi şekilde optimize eder. Low-noise yükselticiler mühendisin bu dengeyi seçmesine izin verir.).

Genellikle düzenli olarak yapılan bir teşhis elemanı, bu yasak bölgelerin stabilite uyarıları veya geri bildirim ağının, dinamik aralık testlerinin başlamasından önce ölçümlenen sabitleme veya sergileyebilen bir cihazdır.Mikrodalgalar101 Yeterlik lineer olmayan lineer analizleri[Dönemli siteler için) Bu yasak bölgelerin stabilite çevrelerini yorumlayarak, stabilize edici veya geri bildirim ağlarını doğrudan ölçümleme ağlarını tasarlar.

Geri bildirim S12 aracılığıyla

Yüksek S12 büyüklüğü, düşük devre dışı bırakımı işaret eder, çıktı sinyalleri girişe sızdırmasına izin verir. Bu geri bildirimler, yüksek oranda dalgalanmalar ve kullanım alanlarının çalışma grubu içindeki doğrusallığı korurken, S12'yi frekans üzerinden inceleyerek, mühendisler kalkanlama, nötralizasyon kapasitörler veya cascode topolojileri gerekli olup olmadığını karar verir.

Faz Distortion ve Grup Gecikme

Faz doğrusal olmayanlığı, uygun olmayan bir grup gecikmesi olarak ifade edilen, anında giriş gücündeki AM-PM dönüşümüne neden olur. Düz ekran ölçümleri hem de S21'in boyutlarını yakalamakta gecikmeli ve uçlu gruplar arasındaki hızları tekrar gösterir.Bu zirveler doğrudan giriş gücü değişir. Düz ekranlama grubu ölçümleri düzgün bir şekilde eşleşen veya seçme noktaları kullanarak doğrulayıcı faz yanıtları modlama ve en üst düzey dinamik aralıkları gösterir.

Intermodulation Distortion ile S-Parameter Variations

Empirical kanıtlar S21'in değişiminin iki veya üç güç seviyesindeki değişimin güçlü bir şekilde IP3 ile ilişkili olduğunu gösteriyor. Küçük imzalı kazançların giderek artan sürüşün altında sürekli olarak artış göstereceği bir cihaz, iki parmak izinin hızlandığını gösteriyor.Bu korelasyonda S-belirli bölgede - lineer olmayan küçük-tavücuların içindeki küçük-önersizin ve sıralama cihaz veya önyargısız koşulların başlangıcını tahmin edebilir.Bu korelasyon, iki-kır testini yapmadan önce hızlı bir tarama yöntemi sağlar.

S-Parameter Data'dan Dinamik Aralığı İyileştirmek

Dinamik aralık - gürültü zeminine maksimum doğrusal sinyal oranı - doğrudan dağıtım, gürültü rakam ve zincir boyunca sıkıştırma. S-parameter verileri her optimizasyona beslenir.

Gürültü Şekil ve Hassasiyet Optimizasyonu

Düşük yükselteçli yükselteçlerde, giriş imkansız gürültü rakamlarını dikte eder. A VNA, S11'i en düşük gürültüyü elde eden noktada, gürültü çevrelerini doğrudan bir Smith grafiğinde, dinamik aralığın sonuna kadar genişletir.Bir LNA, 0 dB'yi sunan bir eşleştirme ağı tasarlamaya izin verir).

Cascaded Lig Yönetimi ve Baş Odaklık

Erken bir aşamada çok fazla kazanç, güçlü sinyaller analog-dijital dönüştürücüye ulaşmadan önce daha sonraki yükselteçleri atlattır.Her aşamadan itibaren frekans ve giriş gücü işlevi olarak, Keysight ADS veya AWR Mikrodalga Ofisi – hızlı bir şekilde kalibre analizi standart P1dB ve IP3 denklemleri kullanarak.

Filtreleme ve izolasyon

Outofband sinyalleri, LNA ile filtreli güç düşük olduğunda bile bir alıcıya sıkıştırmaya götürebilir.S-parametre ölçümler, diplexers ve isolators, redüksiyon ve ekleme kaybını ölçmektedir.Bu ölçümlenen ağ parametrelerini LNA ile filtre arasındaki bağlantı bütçesine entegre etmek, zincir yanıtlarının gerekli olduğunu ve ücretsiz olarak ayarlayarak bir yüzey akustik dalganın sıkıştırılmasını sağlar.

S-Parameter-Driven Linearization için Sistematik İş Akışı

Aşağıdaki iş akışı, lineerlik ve dinamik aralıktaki ölçülebilir gelişmelere ham S-parametre verilerini dönüştürür.Her adım önceki bir, minimizleme tahminleri ve yeniden işbaşında inşa eder.

  1. [FONT=0) Hedef özellikleri ve ölçüm sınırları Frekans grubu kurmak, hedef çıkış gücü, lineerlik spektralleri (P1dB, IP3, ACLR, veya EVM), ve işletim sıcaklık aralığı. Bu, S-parametrelerin analiz edilmesi gereken alanı tanımlar.
  2. [FONT:0)Perform full VNA kalibrasyonu Tüm kablolar ve adaptörler dahil olmak üzere, tam iki sınırlı bir kalibrasyon kullanın.
  3. [[Dönetici:0) Farklı önyargı koşullarında S-parametreleri (Döneticileri) Elde etmek için güç yükselteçleri, düşük çözünürlükte yükselteçli yükselteçler için yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte sabit bir şekilde ayarlayabilirsiniz.In ayrıca sınırlı bir aralıkta farklı güç seviyesindeki güç seviyesindeki farklar için küçük imzalı değişiklikleri büyük doğrusallığa karşılayabilirsiniz.
  4. [FONT:0)Köpektif ve istatistiki değişkenliği doğruluyor.[[DÜT:1) Önlemler ve hedefli sıcaklık aralığındaki frekanslar. İstatistiksel yayılmayı anlamak için birden fazla örnek üzerinde ölçüm tekrarlayın.Bu veriler, üretimde istikrarlı kalan eşleştirme ağları tasarlamak için önemlidir.
  5. [[Dönetici:0) Doğrulanmış bir sabitlik (μ > 1) tam grup ve sıcaklık aralığı boyunca.
  6. [FONT=0]Synthesize eşleştirme ağları.[DÜDÜT:1] Tasarım girişi ve çıktı eşleştirmesi, elde edilen uzlaşmaya ulaşmak için uygun olarak, ⁇ ).opt[DDDDDDDDDDDDDDD][D][D][B][B][B][B][B][B][FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=DNT=D][FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=I=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=I=I=FONT=FONT=FONT=I=I=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FO
  7. [[0)Simulate cascaded nonlinear performans.[[Dönersiz cihaz modelleriyle harmonik dengeli bir simülatörüne aktarın. Simulate P1dB, IP3 ve EVM. Eğer modeller yayınlanmamışsa, doğrulayıcılık testinden sonra doğruyu ölçmek.
  8. [FONT:0)Prototip, ölçü ve iterate.[[Dönetici:0) Eşleme ağı kurmak ve S-parametreleri simülasyona kıyasla ölçmek için ölçmek. S11 ve S22 hedefleri ile uyumlu sinyal testleriyle lineer gelişmeler.

Bu yaklaşım yüksek performanslı RF tasarım evlerinde standarttır ve spesifikasyon elde etmek için gerekli donanım spinlerinin sayısını önemli ölçüde azaltır.

Vaka Çalışması: 2 GHz Base İstasyonu Sürücülülük

Bir hücresel makro-telif temel istasyonu için 2.1 GHz sürücüsü, kanal bandında 100 MHz başına bir kazanç elde etti, S22 bandın kenarına yakın ayrı bir rezonans gösterdi. Mevcut çıkış ağının analizi sadece kanal merkezinde optimize edildi, üst kenarda bir resonant engeli ortaya çıktı.

Sparameter verilerini kullanarak, ekip, kanaldaki 0.1 dB'den daha az bir şekilde küçültüldüğü gibi, doğrudan doğrulanmış ölçümler yerine, iki yönetim kurulunun dört.

Modern RF Sistemleri için Gelişmiş S Parametre Yöntemleri

Standart ikiport ölçümlerinin ötesinde, birkaç gelişmiş teknik, fazlı diziler, MIMO transceivers ve dengeli devreler gibi modern mimarilerde dinamik aralık geliştirme için S-parametrelerin faydasını genişletmektedir.

Karma-Mode S-Parametreleri Dengeli Devreler için

Alternatif devreler karışık-mode S-parametreler (SDDD, SCC, SCD, SDC) ayrı ayrı ayrı ayrı ve ortak-mode yanıtları gerektirir. Dengeli yükselteçler ve karıştırıcılar, ortak nokta reddedilmesi ve hatta sipariş çekme iptalleri devre simetrisine bağlıdır. NetD11 ve diferansiyel kazanç SDD21, mühendisler bu tür analizleri tam olarak uygularlar.

Nonlinear S-Parameters ve X-Parametres

Büyük imzalı sürücü altında çalışan bileşenler için - Güç yükselteçleri, karıştırıcılar, anahtarlar - standart S-parametreler yetersiz hale gelir. Lineer vektör ağ analizörleri (NVNAs) X-parametreleri, bu, S-parametrelerin matematiksel uzantıları doğrusal olmayan bir alan için tam bir açıklama sağlar. X-parametreler X-parametreleri harmonik dönüşüme ve harmonik frekanslarda doğrulayıcı etkileşimleri sağlar.

ZamanDomain Gating ve Fixture De-Embedding

Gemi veya paketleme cihazları üzerinde ölçüm yaparken, fikstür parasi-tiği, transistörün tepkisini ortaya çıkarır. Zaman-domain Vating birçok VNA'larda mevcut olan eşleştirme ağlarını, cihazın kanaldan daha iyi şekilde kullanmasına izin verir. Frekans domaini, zaman aralığındaki pencereleri kullanarak, aynı hedefe dönüştürmeden önce ayarlayarak cihazı dağıtır.Bu, doğru S11 ve S22'yi doğrudan doğruya doğru çevirir.

Dizi Sistemleri için Aktif S Parametreleri

Fazlı ve MIMO sistemleri, anten elemanları arasındaki karşılıklı darbe her amplifikatörü ortadan kaldırır. Active S-parameter ölçümler, bir portın yan yanan portların yükleri basitleştirildiği, bu etkileşimi yakalaması sağlar.Bu, bireysel güç yükselteçlerini asimetrik olarak sıkıştırarak ve lineerliği azaltmak için engelleyici bir ayar sağlar.

Relying'in Sınırları, Küçük Bir Şekilde S-Parametreleri

Sparametreleri RF tasarımı için vazgeçilmez olsa da, küçük imzalı ölçümler küçük boyutlu metriklerdir. Tam büyük imzalı davranışlar -AM-AM dönüşüm, AM-PM dönüşüm, hafıza etkileri ve harmonik nesil - yük-pull gibi doğrusal olmayan ölçümler, X-parametreler veya zaman-bölgesel dalgalama mühendisliği.Bu gelişmiş akışlarda bile, küçüksignal S-parametreler cihazını çıkarmak için başlangıç noktası sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Üst düzey RF sistemi lineerliği ve dinamik aralığı doğru, iyi yorumlanmış S-parametre verileri içeren bir ölçüm ve simülasyon çalışmasına bağlıdır.Süretimleme ve geri bildirimde bulunulması gereken donanım sonuçları ile ilgili olarak, mühendisler, performansa sahip şişeleri sistematik olarak ortadan kaldırmak için gerekli olan donanıma ulaşırlar.