Vakıf: Parametreleri Anlamak

Radyo frekansı (RF) triksleri iletişim yükleri, test sistemleri ve radar cephe uçları arasındaki kritik routing elementleri olarak hizmet eder. birincil rolü, her porta birden çok girişten doğrudan sinyalleri sağlamaktır. Karakterize etmek, bu cihazlar sadece bir RF ağının doğrusal olmayan bir portresini ifade eder.In RF eklemek için - yer değiştirme sistemleri, evrensel olarak bilinir.Scattering parametreler, bu dil ile ilgili olarak.

Sparametreler basit bir konsepte dayanıyor: N-port cihazı liman için karmaşık amplitüdlerin her porta girilmesi ve ayrılması arasındaki ilişki ile tanımlanabilir.Bir iki kanal ağı düşünün. Olay dalgası 1. porta etiketlenir ve aynı şekilde a2 ve b2 port 2.

[FONT:0]b1 = S11 a1 + S12 a2
).

Burada, S11 port 2'nin bir maçlık yükte sonlandığı giriş yansıma katsayısıdır (a2 = 0). S21 aynı durumda ileri iletim katsayısıdır. S22 ve S12, aslında, parasitics ve non-idealiteler için, dört karmaşık miktarın tümünü yapar.

Bir Nport anahtar matrix için, S-para-metre matrixi N×N olur, her bir element S)) port j'dan bağlantıya geçilmesi için bağlantıya geçilir.Bu matrix her şeyi bir mühendisin ihtiyacı vardır: Bu matris, yanlış eşleştirmeden kaynaklanan yansıma, kullanılmamış yollar arasında izolasyon ve hatta denge aşaması.

RF Anahtarlı Matrices-Parametreleri

Bireysel Sparameter tanımlarını anlamak, ilk adım atarak ve optimizasyon matrisleri ile belirlenir. Basit bir SPDT geçişi, on portları içerebilir, her biri per-state karakterizasyon gerektirir.

  • [FONT:0]Sii) - Port i'de Yanma:[Dönetici: 3) Diğer tüm limanlar eşleştirilmiş yüklerde olduğunda, S|D)[Düzeyler arası değişiklikler, girişlerin limanda dalga dalga geçme oranına yan yanan dalgalara ve güç kaybına karşı kritik olduğunu gösterir.
  • [FONT:0]Sji) (j ⁇ i) - Port i'den Port J'ye kadar verimli:) S21'in büyüklüğü (kullanış port 1'den çıkış port 2) doğrudan seçili şekilde eklenme kaybı: kaybı (dB) = - 20·log10|S21|bir matrixte, S21'in - iyi tasarlanmış bir şekilde tasarlanmış bir GaAs FET FET FET'nin büyüklüğü için dB olabilir - 3 dB, mmWave frekansına kadar değişebilir.
  • [FONT:0]Sij) (i ⁇ j, ters yol) – Ters Transmission:), geçiş nominal olarak karşılıklıdır (S21 = S12), önyargı ağları veya bütünleşik yükselteçler gibi aktif bileşenler, S12 benzersiz hale getirir.
  • [FONT=0]Isolation parameters – Off-State Sji)[Döneticileri değiştir][Döneticileri değiştir], L-band sistemleri için bir yol dB, ancak sağlam-devlet anahtarlarında parasitik kapasiteler bunu 20 dB'ye kadar 30 dB'ye yükseltebilir.

Faz Linearity ve Grup Gecikme

Büyüklüğün ötesinde, S-parametrelerin fazı, sinyal koherensini talep eden uygulamalar için kritiktir. Frekans veri grubu gecikmesinden sapma olarak - bir gruptaki 10 ps'ın sürekli olarak gecikmesine saygı duyan değişiklikler, geniş bant radar sistemlerindeki pulman bozulmasına neden olabilir.

Performans Ölçümleri S-Parametrelerden Türlenmiş

Raw Sparameter verileri tanıdık RF ölçümlere tercüme edildiğinde harekete geçebilir. Her bir metrik bağlar doğrudan bir veya daha fazla S-parametre elementlerine bağlanır, mühendislere özellikler ayarlama ve karşılaştırma cihazlarına izin verir.

Kesion Kayıp

Frekans kaybı, seçilen bir yoldaki sinyal gücündeki azalmayı sayısallaştırır. S21: IL = –|S21| (in dB) Bir geçiş matrisi için, birden fazla yol kat eder (geçmiş ağlatma işlemine sonlu olarak), toplam dB'de iyi tasarlanmış bir geçiş matrisi sergileyebilir.

Geri Dönüş ve VSWR

Herhangi bir limandaki geri dönüş kaybı (RL) RL = 15 dB ile ilgilidir.D[Dönetici:0)[Dönetici: 1+|D=0|S=0|S=D=D=0|S=[D=0|D=)[D=15 dB=0|S=15 dB=0|S=[D=)))))[değiştir | kaynağı değiştir]

Isolation

İki liman arasındaki izolasyon, S-parametrenin büyüklüğü olarak tanımlanır: Yol tasarlanmamışsa onları bastırır:[Döntgenme:0)[Dönemli:0)[Dönemli:2|S[Dönemli)[Dönemli)[Dönemli)[Dönemli)

) * *Düzüğün uzunluğu 80-50 dB’dir.

Crosstalk ve Adjacent Path Isolation

Yoğun geçiş matrisleri, haçlı kanallar arasındaki sızıntıyı ifade eder. Bu genellikle yakın uç veya çok ileri gelen haçlı haçlı haçlı geçişler için S-parameters'tan elde edilen S24, port 1'in tahrik edildiği ve çıktıları 2,3,4'in aktif olduğu zaman girişini gerektirir.

Bir Vector Network-Testometresi ile SParametreleri Ölçüler

Doğru Sparameter ekstraksiyon, bir kalibreli vektör ağı analiz cihazına bağlıdır (VNA). VNA, bilinen bir Audi tone veya süpürücü frekansıyla bir limana uyarır ve diğer tüm limanlarda yansıma dalgalarını ölçer.

Modern multiport VNAs veya test tezgahlarında matriksleri tek bir bağlantı döngüsünde 8 veya 16 limana kadar karakterize edebilir. Ancak, bir M×N matrisini test ederken, herhangi bir iki aktif port arasındaki toplam S-parametre sayısı (M+N)2, ancak birçok ölçüm kombinasyonlarını gerektirir. standart teknik, her durumda bir yol yapılandırmasını ölçmek için geçerlidir.

Kalibrasyon, linchpin. ölçüm referans uçağı, VNA limanlarında değil, VNA limanlarında yer almalıdır.Bu, kabloların ve adaptörlerin etkilerini azaltmayı gerektirir. SOLT (Short-Lot-Lot-Lot-Lot-Lot-Through) malik kilasyonlar bilinen standartlarda depolanır.

Tasarım S-Parametres tarafından Bilgilendirilmiş

Sparametreler sadece bir ölçüm sanattır; tasarım döngüsünü prototyping için simülasyondan kılavuzlar. Elektromanyetik (EM) simülatörü doğrudan ölçümlere kıyasla karşılaştırılabilecek S-parametre matrisleri. Anahtar tasarım çekingenleri şunları içerir:

  • [[DÜDÜ:0) Eşleştirme ağlarını hızlandırıyor: [DÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜŞÜNCE:0)SÜye uygun olmayan ağların otomatikleştirilmesi:[DÜye Olmayanlar İçin Bir Anahtar Kelime Analizi: 0 ) Yüksek S11 veya S22, reson uzunlukları tanımlar.
  • [FONT:0) Yedek element seçimi:[Dönetici:[Dönetici:0)) PIN diyotları ve FET'ler her biri simetrik yapı nedeniyle yüksek düzeydeki üstün performans gösterir.
  • [FONT=0)Viak ve zemin döngüleri: S31 veya S41 tarafından yakalanan, çıkış limanları arasında genellikle ortak zemin girişten ortaya çıkar. S-parameter ölçüm, modal resonances bu düzen değişiklikleri ortaya çıkarır (bireysel dalga kılavuzu) baskıya uğrayabilir.
  • [FONT:0] ⁇ etkisi: Güç kullanımı Kanal direnişinin ısıtması nedeniyle S-parametre tekniklerini etkiler. Yüksek Güç S-parametre ölçümleri, zorlu bir şekilde S21 degradların geçiş +30 dBm'in geçtiğinde gösterir. Tasarımcılar, ısıtıcı S-parametre tekniklerini termal etkiler için kullanırlar.

Ek olarak, Sparametreleri erken simülasyondan gelen değişiklikler, tasarımcıların hassas analizlerini gerçekleştirmesine izin verir. istatistiksel olarak farklı bileşen değerleri (örneğin, kapasitör toleranslar, iz genişlikleri) ve S11 veya S21'deki değişiklikleri gözlemleyebilir, hangi elementlerin performans üzerindeki en güçlü etkiye sahip olduğunu belirleyebilir, üretimden önce sağlam tasarıma olanak tanır.

Pratik Örnek: 4×4 Anahtar Matrix

3 ila 6 GHz arasında 5G test otomasyonunu amaçlayan 4×4 haçlı anahtar matrisi düşünün. matrix GaAs pHEMT anahtarları kullanır. Performansı değerlendirmek için, tüm yollarla ilgili 8 numaralı S-parametreleri değerlendirmek 50 {{.

  1. S21 büyüklüğü -1.8 dB 6 GHz'de. Bu eklenti kaybı iki bağlantı kaybına neden oluyor (0.2 dB her), PCB izi (0.4 dB), ve eklenme kaybı (1.0 dB) takip et.
  2. Giriş 1'de S11 - 5.5 GHz'de 12 dB ama - 6.5 GHz'de dB. A Smith grafiği, parasitik bağ tellerini gösteren parasitik bir bağlantı telini ortaya çıkarır.Bir dizi kapasiteli eklemek genişleyen ağda genişleyen bir geri dönüş kaybı geliştirir.
  3. Giriş 1'den Çıkış 2'ye (görüntü seçildi) sadece 32 dB 6 GHz'de, ihtiyaç 45 dB'dir. Kök nedeni, yanlı anahtarlarla paylaşılan önyargı ağı aracılığıyla sızıntıdır.
  4. S43 (Resim 3 ve Çıkış 4) arasındaki temas, izin verilenden daha yüksek. Layout denetimi paralel mikrostrip'li çalışır; aralarındaki zeminli bekçi izlerini ekleyin - simülasyonda 45 dB.

Bu örnek, S-parametrelerin tam başarısızlık modlarını nasıl ölçtüğü ve doğrulayıcı eylemleri kılavuzladığını gösteriyor. Tasarım değişikliklerinden sonra yeniden değerlendirmeler gerekli iyileştirmeyi başardığını doğrulamaktadır.

Gelişmiş Konular: Karma-Mode S-Parametreler ve De-embedding

Modern anahtar matrisler genellikle ayırıcı sinyalleri taşır veya balunlarla entegre edilir, karışık-mode S-parametreler önemli. İki-port diferansiyel çift karışık-mode trices S) Bu ilişki diferansiyel ve yaygın bir şekilde ortaya çıkar.[Dönetici:2).

De-embedding, bilinen S-parametrelerin sonuçlarını doğrudan ortaya çıkarmak için, basit bir port uzatması (zaman domain gating) ile daha büyük bir montajta gömülür.De-embedding matematiksel olarak bilinen fikstürlerin etkilerini ortadan kaldırır; birkaç onunculu modeldeki hataların geçerliliğini ortadan kaldırır.

Zaman-Domain Reflectometry as a Complementary Tool

Frekans alanında Sparametreler kapsamlı bir veri sağlarken, zaman domain reflektometri (TDR) sinyalizasyon yolları boyunca engellenmeleri konusunda sezgisel bir görselleştirme sunar.Inform Fourier dönüştürmesi ile VNA, yanlış eşleştirmelerin gerçekleştiği bir TDR izi gösterebilir.For switch matriks, bu baskın yansımaya neden olur, hedef ayarlı ayarlı ayarlı ayarlı ayarlı ayarlı ayarlama. TDR özellikle de tam S-parametre karakterizasyondan önce prototip tahtaları kullanışlıdır.

Sıcaklık ve Güç S-Parametrelerin Bağımlılığı

Sparametreler genellikle oda sıcaklığı ve küçük imzalı seviyelerde ölçülür, ancak gerçek dünya geçiş matrisleri geniş çevresel aralıklar ve çeşitli güç seviyelerinde çalışır. S-parametrelerin sıcaklık ve giriş gücü ile nasıl değiştiğini anlamanın sağlam tasarım için kritik olduğunu.

[FONT:0]Temperyatür etkileri: [Dönesel olarak, FETs ve PIN diyotlarının sabitlenmeleri, ekleme kaybını yükselterek, S21, sıcaklık uçlarında 0.0 °C'ye göre değişebilir, VNAK'nın üzerinde durabilir veya cihazın türüne bağlı olarak daha iyileşebilir; bazı PIN diyotları ile ısıtabilir, ancak mevcut tasarımcılar için sıcaklık ölçümlerini içermelidir.

DÖRT:0) Güç kullanımı ve doğrusal olmayanlık: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜSÜSÜSÜŞÜNÜSÜŞÜNÜŞÜNÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜDÜSÜDÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ, 1. dB (P1dB), LS-parametreleri veya sıcak S-parametreleri olarak adlandırılan bir VNA'yı, küçük bir basınç artışı sırasındaki küçük bir basınç artışıyla birlikte, yüksek çözünürlükte kullanılan bir hıza kavuşturabilir.

[FONT:0]Practical ipuçları:[Dönetici:[Dönetici:0) Yüksek güç başvurusu için bir anahtar matrisi karakterize ederken, S11'nin 2.5'den fazla dBm'den +30 dBm'ye kadar, her frekansta dBm'ye kadar uzanan, küçük imzalı S-parametreleri karşılaştırabilir.

Anahtar Matrix Simülasyonu ve Modelleme için SParameters kullanarak

Modern RF tasarımı, Anahtarsal ADS, AWR Mikrodalga Ofisi veya açık kaynak QucsStudio gibi devretme bloklarına güvenebilir: bağlantı, iz, geçiş, önyargı ağı gibi.

[FONT:0)State-parametreleri: Her bir geçiş durumu (örneğin, yol 1-2 aktif, diğerleri) kontrol gerilimlerine dayanan farklı bir S-matrix dosyasına sahiptir. Birçok satıcı, bir kontrol portu veya çoklu touchstone dosyalarını tanımlamak için geçiş yapan Sparametreleri sağlar.

[[Düzücük:0) Ölçüme karşı Aklıtlık:[Döneticileri kumaştan sonra, S-parametreleri simülasyonla kıyaslamalı. Diskrepancies noktası, güç tedarik veya zemin düzlem yoluyla hata yapmak gibi hataları modellemek için; örneğin simülasyon ve ölçümler tasarımda toplanmalıdır.For example, if the measure replica between outputs is-30 dB while simülasyon tahmin edilir -50 dB, olası neden yaygın olarak-mode-mode-mode-seçmiş darbe yollama yollarına yol açıyor;

Prodüksiyon Testlerinde Zorluklar ve En İyi Uygulamalar

RF geçiş matrislerinin test edilmesi, transput ile doğruluk dengelemeye baskı sağlar. Anahtar zorluklar şunları içerir:

  • [FONT:0)Multiport kalibrasyon sürüklenme: Frequent calibrasyonlara ihtiyaç vardır; otomatik kalibrasyon modülleri bunu kısar.
  • [FONT:0)Handling yüksek port sayısı:[Dönetici:[Dönetici:0) 16×16 matrix 32-port S-parametre dosyasına sahiptir ve her bir devletin sadece temel yolunu yakalayan Data azaltma stratejilerinin simülasyonu için çok büyük ve yavaştır.
  • [FONT:0)Power işleme doğrulama:[Döneticileri küçük imzalı seviyelerde ölçülmüş S-parametreler, S21 ve izolasyonun güç seviyelerinde tutulmasını onaylayamaz; bazen, basitleştirilmiş bir sıcak S22 ölçüm kullanılarak bir spektrum analizörü kullanılır.
  • [FONT:0)Test fikstür tekrarlanabilirlik:[Dönetici:0)Test fikstür tekrarlanabilirlik:[Dönder:0)Test ve ayar hataları S-parametre sürüklemesine neden olabilir. yüksek kaliteli test kablolarını kullanın, toktlu bağlantılar ve kalibrasyon standartlarına göre periyodik doğrulama.

En iyi uygulamalar, test için matrixe daha küçük bloklara segmenting, tüm ölçümleri ortak referans uçaklara yönlendirerek, çoklu iyon sistemleri ile standartlaştırılmış bir şekilde standartlaştırılmış bir şekilde yapılandırın.Ücretsiz kalibrasyon tarihlerine yönelik endüstri eğilimini göz önünde bulundurun:0) Minik deşarjlar veya benzer[Dönemli yollar için mikro-parametreler için test seti, eklenme işlemine ek olarak, S-parametreler için eklenmiş olan ölçüm işlemine ek olarak, S-parametreleri tespit etmek için standart sistemlerde standart ölçüm işlemine eklenebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Sparametreler, S11'in yorumunu üstlenerek karmaşık davranışları hızlandırıyor - karmaşık davranışları hızlandırıyor - vektör ağ algılaması, devre dışı bırakma, ölçülebilir ve ölçülebilir bir matrisle- ler.S11, S21 ve çoklu-port uzantıları, mühendisler, daha yüksek frekanslara ve yoğun entegrasyonlara doğru sinyal bütünlüğünü koruyan matrisleri kontrol edebiliyorlar.