RF Tasarımının Vakfı

Radyo frekansı mühendisliği, karmaşık sayılarla dalgalanan küçük bir dizi temel fikir üzerinde geri dönüyor; bu sayıların görüntülenmesi, yansıma ve Smith grafiklerinin sadece akademik bir egzersiz olmadığını anlaması.Bir mühendislere küçük IoT antenlerinden gelen dalga bazlı sinyalleri, teşhis ve sistemlere göre optimize etme yeteneği verir; diğer yandan da bu sayıların 5G taban istasyonlarından gelen bir görsel haritaya kadar uzanan bir görüntüyü döndürür.

S Parametreleri Nedir?

S parametreler, saçılma parametreleri için kısa, seyahat eden gerilim dalgalarının lineer bir ağ üzerinden hareket ettikleri gibi nasıl davrandığını açıklar. Düşük frekanslarda, mühendisler rutin olarak dürtü veya kabul edilebilir parametreler, bu bir iletim hattının sonunda açık ve kısa devreler yapmak, gecikmeler devre dışı bırakmak ve kapasitatif olmayan bir şekilde devre dışı bırakmaktır.

İki-Port S-Parameter Matrix Matrix

İki limanla bir cihaz için, S-parametre denklemleri buna benzer:

b[DÜye:0)[DÜye: 1[Üye: 9)[Üye: 2)[Üye: 4)[Üye: 4,4|DÜye/Üye/Üye/Üye/Üye))

b[DÜye:0)2[DÜye: 1)[Üye: 2)[Üye: 2[Üye: 4)[Üye: 4,4|DÜye/Üye/Üye/Üye/Üye)

Bu ifadelerde, bir ))[Döneticileri değiştirmiş veya dört karmaşık kattan ayrılır.).

Her Para Para Paranın Fiziksel Anlamı

  • [FONT:0]S11) - port 2'nin son derece yetersiz olduğu giriş port gerilim yansıma katsayısı. büyük bir büyüklük, olayın kaynağına geri dönmek anlamına gelir.
  • [FONT:0]S21) - Port 1'den port 2. porta kadar ileri gerilim kazanç veya eklenme kaybı bu, kazanım kaybıdır; bir filtrede, geçiş kaybı = -20 log|S
  • [FONT:0]S12)[Dön gerilim kazanç, hangi size girişten gelen sinyal sızıntılarını anlatıyor. Bu parametre izolasyonu ve ters darbeyi yönetiyor.
  • [FONT:0]S22) - Port 1'in sonsuzluğunda sona erdiği zaman çıkış port gerilim yansıma katsayısı.

Her S parametre karmaşık bir sayı olduğundan, hem büyüklükte hem de faz bilgilerini taşırsınız. Frekans değişiklikleri olarak bir S parametrenin nasıl hareket ettiğini takip ettiğinizde, rezonans limitlerini ve istikrar davranışını ortaya koyarsınız.Gerçek ve hayal değerlerinin bir tabloyu frekansı değiştiremez. Smith grafiğinin ne kadar önemli hale geldiğiniz yer.

Smith Chart, Görsel bir Mühendislik Aracı Olarak

Phillip H. Smith 1930'larda Smith grafiği icat etti ve bu, tüm elektrik mühendisliğinde en zarif görsel yardımlardan biri olmaya devam ediyor. Smith grafiği, normalleştirilmiş yanlış düzleme doğru bir şekilde karmaşık yansıma katlanmasıdır.

Mapping Reflection Co effective to Impedance

Smith grafiğinin gerçek dehası inşa edilmiş koordinat dönüşümüdir. ⁇ uçağındaki her nokta, Z'nin karakteristik engelleyici Z) ile normalleştirilmesiyle benzersiz bir şekilde karşılaştırılabilir.

⁇ = (Z – Z)0) / (Z + Z).0[Dönemli)[Dönemli)

Bu, Z = Z[DÜDÜ:0)[DÜDÜDÜŞÜNCÜŞÜN) / (1 ⁇ ) Sürekli direniş ve sürekli tepkilerin çevreleri doğrudan aynı kutup arsasına işaret eder. Bu, bir mühendis normalleştirilmiş direniş ve tepki değerleri anında herhangi bir arithmetici yapmadan anında ifade eder.

Smith Chart Neden Yeniden İlişki Kalanı Kalan

Güçlü bilgisayar destekli tasarım araçlarıyla bile, Smith grafiği devam ediyor çünkü sezgi inşa ediyor. S)11), frekans değişiklikleri olarak izlenir ve cihaz tam olarak bu nedenle sabit olup olmadığını gösterir. Örneğin, Keysight'ın PNA serisini gösterir[değiştir | kaynağı değiştir][değiştir | kaynağı değiştir][değiştir | kaynağı değiştir][değiştir | kaynağı değiştir]

S Parametreleri ve Smith Charts Connect

S parametreleri ve Smith grafiği arasındaki bağlantı doğrudan ve hemen: S))[Dönetici:2 )[Dönemli)[Dönemli)[Dönemli)[Dönemli)[Dönemli) :[Dönemli)]][Dönemli)[Dönemli)]][tr|Döneticiler:[Dönemli)

S)11 Smith Chart

Bir vektör ağının bir yükselticinin S)11[Dönetici: 0,4,5 °) ile sabit bir tepki olarak, sabit durumdaki sürümde, sabit olarak, sabit olarak % 0.6 oranındaki görüntüyü elde etmeniz gerekir.

Bir Frekans Sweep'teki Desenleri Okumak

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 görülür.

  • [FONT:0] Merkeze doğru itmek: Girişin zorlandığı iyi bir maça yaklaşmaktadır. İyi tasarlanmış bir anten genellikle S).11 ) merkezin yakınından geçerken spiral yarıçapına doğru geçer.
  • [FONT:0) Dış kenardaki büyük bir çember: Yüksek yansıma, ya şiddetli bir yanlışlık ya da yakın veya yakın bir koşula sahip olan bir daire. eğri gerçek eksenden geçtiğinde, dürtü tamamen direnir ve muhtemelen bir rezonansa dokunur.
  • [FONT:0)Clockwise karşı saat yönünden doğru bir şekilde doğrulanabilir:[Dönetici:0))Görüngenin hızı, dönüşüm hızının nasıl değiştiğini ortaya koyar.A saatbildik bir iz genellikle net tepkinin daha fazla sığarıcı hale geldiğini gösterirken, karşıt saatli olarak, bu daha fazla girişsel hale gelir.

Bu görsel dil Smith grafiğini bir teşhis aracı haline getirir.Eğer bir filtrenin S)11[Dönetici 1) iz döngüleri beklenmedik bir şekilde, düşük bir mistlü resonans veya parasitik darbelemeye işaret eder, böylece daha geniş bir döngüyü ortaya çıkarır.

S Parametreleri ve Smith Charts ile Çalışmak için Pratik Adımlar

Modern ekipman süreci kolaylaştırır, ancak her adımın kavramları güçlendirdiğini anlayın. İşte bir tezgah VNA veya simülasyon aracı kullanıyorsanız geçerli olan bir adım atmış bir iş akışıdır.

  1. [FONT:0)Obtain S-parametre verileri.[DÜT:1] Bu, Touchstone formatında kaydedilen VNA ölçümden (.s1p, .s2p, vs.) veya Anahtarsal ADS, NI AWR veya açık kaynak QUCS gibi bir simülasyon çıktısından elde edilebilir.
  2. [FONT:0)Extract S[DÜDÜT:1)[DÜDÜ:2) veya S)22[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ
  3. [FONT:0) Her bir nokta, Smith grafik ızgara ile kutup grafiği üzerinde bir noktadadır.[DÜT:1] Büyüklük, merkezden uzaklığı ayarlar ve faz doğru sıfır-faz eksenden gelen arsayı ayarlar (pozitif gerçek eksen).
  4. [FONT:0) Frekansın artışını sağlamak için puanları yapıştırın.[DÜDÜT:0) Sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık gösterir.
  5. [FONT=0]Döntmeler, tepkileri tespit eder ve frekansla nasıl değiştiğini gösterir. Gerçek eksenle kesişen iz, izin verilen VSWR çemberi içinde kalınan genişliğine bakın (örneğin, VSWR 2:1) | ⁇ | = 0.333) ve eşleşen kaliteyi değerlendirmek.

Taklitli bir uyum için, Smith grafiğini normal reaksiyon ve işletim frekansına ulaşan bir L-network tasarlayabilirsiniz.Her reaktif element, merkezine ulaşana kadar bilinen bir yörünge boyunca noktayı hareket eder.Indüktör veya kapasitance normalleştirilmiş tepki ve işletim frekansındaki değişiklikten bulunur.

Basit Yananların Ötesinde Gelişmiş Uygulamalar

S)11) ve S) [Dönetici:2] [Dönetici: 3 ) Harita doğrudan Smith grafiğine, iletim parametreleri S) [D) ve S[FLT: 7) genellikle yük ve sonlandırma kaynağına bağlı olarak gösterilir.

Transmisyon Parametreleri ve Full Karakterizasyon

Kombinasyonun girişi ve çıktısında ne engellendiğini bilmek, ilişkiler aracılığıyla genel kazanç belirlemenize olanak sağlar:

[Düzücük:0)[Dönemli: ⁇ [DÜye: 2)[Üye: 9) ⁇ [Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye ait olan ⁇ [Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)

[Dönemli [Dönemli: 1) [Düzücükler: 2) [Düzücüler[Dönemli) ⁇ [12][DÜye ait olan ⁇ [DÜye Olmayanlar ⁇ [DÜye Olmayanlar ⁇ [Üye Olmayanlar ⁇

Bu ifadeler, etkili yansıma katlarının yüke bağlı olduğunu gösteriyor [DÜDÜ:0)L) ve kaynak ⁇ [DÜDÜDÜye Olmayanlar[DÜye Olmayanlar İçindekiler) ve yükselteçmişler (Döneticileri) ile sabitleyen sabitler (Döneticileri) sabitleyen sabitler (Döneticiler) ile sabitleyen sabitler (Döneticiler) ile sabitlenirler.

Stability Circles ve Ağları Eşleştirme

Aktif cihazlarla tasarlandığında, S parametreleri sadece stabilite garanti etmez. Bir yükselteç veya kaynak engelleyici sebepler varsa, )I) > 1 veya | ⁇ cihazlar). >|||||||||||||Döneticiler, dinamik daireler, sabit ve potansiyel olarak istikrarsız bölgeler arasındaki sınırı işaret eder.

[Dönetici: C[DÜDÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız)[Üye Olmayanlar İçin Tıklayınız.

Ardından güvenli bölge içinde yalan söyleyen eşleştirme ağ sonlandırmalarını seçin.Bu, ham S-parameter verileri ile Smith grafiği arasındaki etkileşim, LNA ve güç yükseltici tasarımında standart bir uygulamadır. yüksek güç yükselteçleri için, yük-pull verileri genellikle sabit çıktı gücü ve verimliliğini yükleyici bir işlev olarak gösterir.

Smith Chart ile Eşleşmek

RF mühendisliğindeki en yaygın görevlerden biri, tek bir denklemi çözmeden verilen bir yükü dönüştürmektedir. Smith grafikler burada başarır, çünkü seri veya shunt reaktif elementler öngörülebilir yollar boyunca yanlış bir noktaya ulaşırsınız.Tek bir denklem çözmeden ağ tasarlayabilirsiniz.

Serisi

  • [FONT=0]Bir dizi indüktöre bindirmek [Dönderlik noktası sabit bir direniş çemberi boyunca saat yönünde hareket eder. çemberin boyunca mesafe normal reaksiyon artışına karşılık gelir: {{x = ⁇ L / Z
  • [FONT:0]Bir dizi kapasiteli ([Dönetici) ayarlandığında aynı sabit direniş çemberi boyunca, {{x = -1 / ( ⁇ C Z).

Shunt Elements

Shunt elementler, sabit bir davranış alanı boyunca doğrulayıcı bir şekilde hareket ederek en iyi şekilde ele alınır. Smith grafiği sadece tüm uçağı 180 derece ile döndürerek hareket eder. A shunt inductor (negative susceptance) sık sık sık bir şekilde sabit bir davranış alanı boyunca ters yönde hareket eder; bir shunt kapasitor (pozisyon) onu saat yönünden döndürür. Birçok mühendis bir şekilde bir araya getirir.

Bu grafik eşleştirme yöntemi, L-network, pi-network veya T-network'i eşzamanlı denklemleri çözmeden hızlı bir şekilde inşa etmenize olanak sağlar.Her bileşen değeri doğrudan yolda normalleştirilmiş tepki veya sceptance değişikliğinden yararlanabilirsiniz. (daha sonra hedef frekansı kullanarak normalleştirilmiş kabul edilir veya kapasiteye dönüşürsünüz. Örneğin, 50 ohm'a kadar yük 50 ohm'a kadar sabit bir direnç çemberi eşleştirebilmek için ilk olarak 8Hücret kapasitörünü ekleyebilirsiniz.

Anten Impedance Analizi: Bir Çalışma Örnek

Bir 245 GHz Wi-Fi anteni ölçülmüş bir S)11[Dönetici) merkezi frekansına karşı, normalleştirilmiş bir eğime göre, - 6 dB size, Z) uygun olduğunu söyler.[değiştir | kaynağı değiştir]

Frekans 2.4 GHz'den 2.5 GHz'ye kadar süpürücüler olarak, S)11), Smith grafik üzerindeki izlerinin, muhtemelen bu işletim noktasının yakınında bir döngüyü oluşturur ve grubun yakınında (örneğin VSWR 2:1 çemberi) gibi, eşleşen bir L-network içinde, döngüyü daha düşük Q.If the loop genişletiyorsa, anten muhtemelen daha karmaşık bir topolojiye ve daha sofistike bir çiftliğe ihtiyaç duyar.

Ortak Pitfalls ve Them'dan Nasıl Kaçırmak

  • [FONT=0]Komşça maç gereksinimini görmezden gelir.[Dönetici:0)))))))) Cihazın teslim edilmesi gereken karmaşık bir konjugate (D)[Dönetici)[Dönetici)[Döneticileri ile eşleme)[Döneticileri ile eşleme işlemine tabi tutar.
  • [FONT=0) Normalleştirme için geçerlidir.[[Dönetici:0][Döneticileri doğrulanırsa, 0 ), tabloda 1 + j1'i sadece Z).
  • [FONT:0)Misinterpreting faz yönü.[[Dönder: 1) Standart Smith grafiğinde, frekans geçiş hattının uzunluğuna doğru doğru hareket eder, yönünüzü geri çevirebilir.
  • [FONT:0) Sadece büyüklüğüne göredir.[DÜDÜT:2) S[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ

Yazılım Entegrasyonu ve Modern İş Akışları

El çizen Smith grafik egzersizleri temel sezgi inşa ederken, çoğu profesyonel tasarım çalışması simülasyon ve ölçüm yazılımı kullanır. Keysight PathWave ADS, NI AWR Design Environment, Ansys HFSS ve QUCS gibi açık kaynaklı araçlar doğrudan Smith grafiklere ulaşır.[Döneticileri göster)[Döneticileri:0)[Dönemli projeksiyonlar[Dönemli)[Dönemli)[Dönemli)[Dönemli)[TFLT:0)[TFLT:0)[TFLDDizisyonlar, stabilite hesapları, sabitler ve daireler tek bir grafikte kullanılabilir.

Touchstone dosyası formatı (.s2p, .s3p ve bu yüzden on) doğrudan S-parametre verileri değiştirme için endüstri standardı haline geldi.O zaman her parametrenin büyüklüğü ve aşaması basit bir metin yapısında. Herhangi bir modern RF aracı bu dosyaları ithal edebilir ve anında Smith grafikler oluşturabilir. Örneğin, Keysight VNA çıktısı doğrudan bir .s2p dosyası olarak kurtarılabilir ve arsadatılabilir.

Bu Bilginin Uygun Olduğu yerde

  • [FONT=0]Oscillator tasarımı:[Dönetici:[Dönetici] Olumsuz-resistance oscillators, daha fazla gücü olan cihazlardan daha fazla güç yansıtan cihazlar kullanıyor, anlam |S)11[Dört||||||Dörtüncü||seçmişlik çizgisinin dengesiz bölgeden yük hattının yük hattının düşmesine yardımcı oluyor.
  • [FONT=0)Power amplifikatör yük-pull:[Dönetici: 0 3) En iyi yükleme verimliliği veya lineerliği bulmak için, yük-pull ölçümleri doğrudan bir Smith grafiğinde bir melodi ve kayıt performansı konturları döndürür.The device S).).[FLT: 5)[D)[Dönetici).
  • [FONT:0]EMI filtre tasarımı: [Dönder:2][Dönetici:2)[Dön frekans aralığında bir filtrenin izlerinin izlendiği, kontrol altında yer alan kanaldaki alt yansımaları ve yüksek yansımaları kontrol edebilirsiniz.
  • [FONT=0]On-wafer olasılık: [Dönetici: 0:2|Dörtücük dalga frekanslarında silikon cipsi karakterize ettiğinde, Prodüksiyonların ve pedlerin S parametrelerinin de rahatsız edilmesi gerekir. Cihazın beklenen fiziği ).

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

S parametreler ve Smith grafiği ayrı konular değildir. Aynı dalga-reflection fiziğinin iki tarafıdır. S)11) ve S:2 ), kompleks sayılara sahip olmak ve Smith grafiği, bu sayıların sezgisel bir şekilde değiştirilmesi, eşleştirme ve stabiliteye çevrilmesi için bir sonraki bir zaman çizelgesini belirleme yeteneğidir.