Nonreciprocal Cihazlar için S-Parameters'a giriş

Modern RF ve mikrodalga mühendisliğinde, sinyal akışını hassas olanlarla yönetmek kritiktir. Isolators ve dolaşımlayıcıları, hassas devreleri koruyan asimetrik sinyal routing that protect sensitive circuits, separates iletim ve yollar alır ve güçlendirir. Bu nonreciprocal cihazlar radar, iletişim ve test ekipmanları temeldir. Her porta doğrultucun, ters geçişli bir şekilde aktarılmasını sağlayan bir sistemsel ölçüm sistemi sunar.

S-Parameter Multi-Port Networks için Temeller

Scattering parametresi, seyahat eden gerilim dalgalarının karmaşıklığını ve bir ağdan ayrıldığını ifade eder.[Dışkanlıkta akıp giden bir sistemdir.[Dışkanlıkta)[Dönemli)[Dönemli)[Dönemli)

Çünkü S-parameters, iletim hatlarında dalgalar açısından tanımlanır, doğrudan doğrulayıcı bir ağ analizörü (VNA) açık veya kısa devre dışı bileşeni gerektirmeden, bu onları yüksek frekanslı karakterizasyon için ideal kılar.(FLT:021[D) ve [Döneticileri)[Döneticileri ile eşit değildir.[Döneticileri ile).

Anlayışsızlık

Bir reciprocal ağ Lorentz reciprocity'ye itaat eder, yani S-matrix genellikle reciprocaldir (S) = S)ji[DDDD[DDDDDDDDDDD) olarak kullanılan bir mıknatıslı alan tarafından yönlendirilen bir yanlı etki ile ters yönde hareket eder.

Isolatörler, alttaki düşük kaybı olan iki kanal cihazlarıdır, ters yönde yüksek izolasyon sağlarken, port 1'i port 2'ye port 3'e kadar, diğer tüm yollar izole edilirken, bu boşluğun üç veya dört porta kadar uzatılması ve devre dışı bırakılması için, üç aylık bir saat boyunca port 2'ye kadar port 2'ye kadar port 2'ye kadar port 3'e kadar port 3'e kadar port 3'e ayrılmıştır.

S-Parameter İdeal bir Isolatorun Yeniden temsili

Liman 3'te bir maçlık yük ile ideal üç kanal iki-port isolator hale gelir. Daha yaygın olarak, özel bir iki-port isolator inşa edilir. Tasarım frekansında ideal S-matrix, lineer büyüklük açısından:

[FONT:0] [DÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

[Dönetici[Dönetici: 0)[değiştir | kaynağı değiştir] [Dönetici[değiştir | kaynağı değiştir] [Dönetici[değiştir | kaynağı değiştir] [Dönetici: 12/01/2012)

S-Parameter Circulators Yeniden temsil ediş

Üç kanal dolaşımlayıcıları en yaygın türüdür. İdeal saç teli matrisi bir saat yönündedir (port 1 → port 2) dolaşımcı:

[FONT:0] [DÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN, 0, 0, 0)

3.Bölümler, bağlantı noktalarının, 1'in üzerinde (Dönetici) veya 3'ün üzerinde (Düzücüler) aynı şekilde, 4'ün üzerinde (Düzer) bir şekilde, 3'ün üzerinde (Düzer) veya 3'ün üzerinde) bir araya gelmesi gerekir.

Bir Vector Network Analizi ile S-Parametreleri Ölçüler

VNA, nonreciprocal davranışını ölçmek için birincil araçtır. Bu, sübrasyonun sistematik hataları yaratır -yönderlik, kaynak maçını ve frekans yanıtını - kabloların sonunda bir ölçüm referans uçağını yaratır.For isolators and dolaşımers, sağ izolasyon ölçümlerini talep eder. tam iki-port kalibrasyonu sistematik hataları gider -yönemlilik, kaynak maç, yükleyicilik, kaynak eşleştirme, ve frekans yanıtı - kabloların sonunda bir ölçüm referans uçağı oluşturmak.For isolators and dolaşımlayıcıları için, doğru izolasyon ölçümler için talep eder.

Common Calibration Yöntemleri

  • [FONT:0)SOLT (Short-Open-Load-Thru)): Mekanik standartları kullanın; yaklaşık 20 GHz'ye kadar aksiyel ortamlar için iyi bir değer sağlar. Yük standardının kalibrasyon kalitesini korumak için çok düşük bir yansıma kata sahip olması gerekir.
  • [FOL (Thru-Reflect-Line)[Dönerge: Bilinen uzunlukta bir iletim hattı kullanın; özellikle non-co aksiyel veya on-wafer ölçümleri için faydalı, çünkü hassas bir açık veya kısa gerektirmez. TRL genellikle milimetre dalgalarının çalışması için tercih edilir, çünkü bağlantı fırlatmalarından gelen parasitik etkiler en aza indirmektir.
  • [Dönetici:0)Ecal (Electronic Calibration))[Ücretsiz devlet modülü kullanarak otomatik, hızlı bir yöntem; en çok üretim testleri için doğruluk yeterlidir. Ecal, insan hatası ve hızlarını azaltır, ancak en talep edilen ölçümler için tam bir SOLT veya TRL’nin hassasiyetiyle eşleştirmeyebilir.

Kalibrasyondan sonra, test altındaki cihaz (DUT) ekleniyor. İki kanaldan daha iyi bir şekilde 50-149 $ gecikmesi için standart forward ve ters yapılandırmalar için.For dolaşımcular için, kullanılan bir port (s) yüksek ücretli bir yüklemeyle birden çok port kombinasyonlarını ölçmek zorundasınız.

Step-by-Step Test Prosedürü

1. Ön değerlendirme hazırlık hazırlığı

VNA frekansı aralığının zarar görmesi, DUT'un operasyonel bandının kapsadığı ve VNA ve DUT'un stabil ısıtılması için ısıtılması için gerekli olan bağlantılarını ayarlayın (daha küçük bant genişliği gürültüyü azaltır, ancak süpürücüleri uygun güç seviyesini azaltırlar).

2. Kalibrasyon ve Doğrulama

Kabloda tam iki kanal kalibrasyonu yapın. Bir adaptör DUT ile eşleştirmek için gereklidir, port uzantılı veya bir adaptör kaldırma tekniği kullanarak, bilinen bir tonlama ile tam bir boyutlandırma tekniğini kullanarak.P[DDDDDDDDDDDDDDDDDUT) veya hassas bir son dereceleri ile (DUT)[DDDDDDDDDDDDDDDDDD)[TFLT:0) Aşağıdakiler

3. Isolator veya Circulator'u bağlayın

Bir isolator için port 1 (input) VNA port 1 ve port 2 ( ⁇ ) VNA port 2. Bu nedenle, ileri giden yolu maç.())) .....([Dışkanlar için bağlantı kurmak ve VNA port 3 ile eşleştirilmiş yükler kullanmak gerekir; o zaman SFLT:0)

4. Veri Yakası ve Analiz

Frekans ilgi grubu boyunca S-parametreler bir Touchstone dosyasında. Yazdırma katları için (dB): S) ve S)[Döneticiler için bir sorun gösterebilirler, ya da dolaşım için yollar yoluyla eşdeğer.

5. Posta-Processing and Reporting

Anahtar ölçümler: minimum eklenme kaybı, gruptaki maksimum izolasyon, en kötü durum kaybı ve doğrudan bağımlılık. genellikle üreticiler, X'den Y GHz'ye 20 dB min ve ölçülen veriler rahat bir şekilde karşılanmalıdır. Pratik referans için, [[Dönderler" uygulama notu üzerindedir.).

Gelişmiş ölçümler

Yüzey dalgalarındaki nonreciprocal bileşenleri ölçmek veya aşırı bakım gerektirir. Probe-station ölçümleri, küçük imzalı S-parametreleri izlemek için, genellikle bir pul-RF VNA kurulumu kullanarak, bu yüzden çevresel odalar performans değerlendirmek için kullanılabilir -40C'ye +85°C'ye kadar ısıtılabilir. Güç işleme testleri, DUT'u küçük imzalı S-parametreleri izlemek için dikkatli bir şekilde sürüşle karşılaştırıldığında, 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 sıkılır.

Başka bir nuance: ferrite nonreciprocal cihazlar genellikle yüksek güçte doğrusal olmayanlık derecesi sergileyebilir, S-parameters'ı sürücü seviyesinde biraz bağımlı hale getirir. VNA alıcının lineer bölgede olduğunu teyit etmek iyi bir uygulamadır.Tam olarak, çok düşük güç seviyeleri kötü sinyal-tozorluk oranını çekebilir, özellikle yüksek izolasyon değerlerini ölçerek, yüksek bir hıza sahip bir dışlayıcıyı kullanarak, VNA alıcıya daha fazla yükseltebilirsiniz.

Simülasyon ve Sistem S-Parametre Files kullanarak Entegrasyon

Ölçülen S-parametre verileri bir Touchstone dosyası olarak kurtarıldıktan sonra, genel sistem davranışını tahmin etmek için RF simülasyon araçlarına aktarılabilir ve ölçümleme yapan ADS veya Ansys HFSS. Touchstone formatı, herhangi bir port için frekans-bağlanık veri destekler. Tasarımcılar, sabitler, filtreler ve antenler.

S) [Dönemli bir dönüşüme yol açan herhangi bir sapma, doğrulanmış bir güç yükselticilerine veya geçici analize neden olabilir.Incorporating data into a harmonik denge veya geçici analizler tüm sinyal zincirinde doğru şekilde ele geçirilir.).Key sapmalar S-parametre modellerini kullanarak kılavuzluk yapar

Alternatif Karakterizasyon Yöntemleri ve Sınırları

S-parameters gerçeko standart olsa da, ters transferin son derece küçük olduğu diğer ağ gösterimi vardır. T-parameters (transfer parametreleri transferleri) yüksek frekanslarda pratik olmayan cihazlar için kullanışlıdır, ancak yüksek frekanslarda pratik olmayan ve dolaşım dışı uygulamalar için her zaman tanımlanmamıştır.

Ortak Pitfalls ve Them'dan Nasıl Kaçırmak

  • [FONT:0] Kullanılmamış limanlara karşı yeterince sona erme: Fakir bir 50-ULL yükü, zayıf izolasyon veya doğrudanlık olarak maskelenmiş yansımaları ortaya koyar.Her zaman yükün geri dönüşünü test etmeden önce doğrulayın - en az 30 dB geri dönüş kaybı için frekans bandı üzerinde geri döndürür.
  • [FONT=0)Calibration sürüklenme:[Dönetici:[Dönetici:0) Çevre değişiklikleri veya kablo flexure düzenli olarak ölçüm doğruluğuna göre değişebilir ve test-port kablolarını iyi bir aşama stabilitesi ile kullanın.
  • [FONT:0) Olumsuz izolasyon değerlerini ele alalım:[Dönetici: 1 ) Bazı cihazlar S) 12) izolasyonun zayıf olduğu konusunda pozitif bir dB olarak, kongreyi anlayın: -30 dB, 0.001'in lineer büyüklüğü, bu mükemmel bir izolasyon anlamına gelir.
  • [FONT:0) VNA alıcı dinamik aralığına dikkat edin:[Dönetici:0) 50 dB izolasyonundan daha büyük ölçümler yaparken, bu uyarı gürültüde gömülü olabilir. dar bir IFBW (10 Hz) ve üst düzey bir yükselteçmiş, ancak bu, daha fazla kalibrasyon adımları gerektirir.
  • [FONT=0)Magnetic müdahale: [Dönetici manyetik alanlar bir ferritenin önyargı noktasını rahatsız edebilir. Magnetleri, yüksek akım kabloları ve ölçüm sırasında cihazın demir nesneler bile.
  • [[Düzücü tekrarlanabilirlik:[Dönemli değere Torunlu Bağlantılar ve bilinen iyi kablolar kullanabilir. Yoksul bağlantılar S-parametre verilerini bozan ek kaybı ve fazı tanıtabilir.

Uygulamaları Across Industries

Sensörler ve dolaşımçılar, temel istasyon transceivers, uydu maaşları, tıbbi MR makineleri, kuantum hesaplamaları (toplama devrelerini korumak için), ve savunma radarı her durumda, S-parametre karakterizasyonu, cihazın aşırı kaybı veya yanlış bir şekilde üretmesini garanti eder. Örneğin, bir hücresel radyoda, bir dolaşımlayıcısı bu yüksek güç sinyalini LNA'ya devre dışı bırakmadan antene yönlendirmektedir.

Havacılık ve savunmada, dolaşımcular, kanallarını bir araya getirmek için fazlı-array radar sistemlerinde kullanılırlar.Her dolaşımda kullanılan S-parametreler, kirişlerin kirişlerin doğruluklarını korumak için yüzlerce veya binlerce modülde tutarlı olmalıdır. Tıbbi görüntülemede,olatörler hasta yükleme değişiklikleri nedeniyle pahalı MR RF yükselteçlerini etkiler.

Future: Magnetless Nonreciprocal components

Son araştırmalar, transistör veya zamanlayıcı olmayan devrelere odaklandı, ilkeleri aynı kalır: Doğrulanmış ve tersine çeviren modeller, bu yeni cihazlar aktif olabilir ve DC önyargılı, VNA ölçümler, önyargılı devre dışı bırakmalı devreleri dikkate almalıdır. Örneğin, zaman ayarlanmamış cihazlar aynı zamanda gösterir: Doğrulanmış ve doğrulayıcı olmayan modeller, doğrulayıcılar için doğrulayıcılar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

S-parametreleri, sağlam RF performansı garanti etmek ve sabit olmayan cihazlarla ilgili olarak, tasarımcılar ve dolaşımlayıcıları anlamak için hassas VNA ölçümlerini gerçekleştirmek ve verileri sistem simülasyonlarına aktarmak için, mühendisler bu yöntemin sağlam RF performansını garanti etmek için güvenilir bir çerçeve sunar. -ve daha fazla değil.Bu ölçüm ve yorumlama teknikleri burada tartışılan, tasarımcılar her zaman kablosuz sistemlerden gelen dinamikleri ve dolaşımdan uzaklaştırmak için her şeyi bilinçli olarak dağıtabilir.