TRL калиброка на анализаторе цепей N5230C PNA-L, измерение плат с внешними цепями согласования транзистора Опции

[Stefan1]

Доброго времени суток.
Возникла необходимость точно измерить импеданс двухполюсника (платы с внешними цепями согласования транзистора). Основная сложность заключается в проведении калибровки в сечении выводов данной платы. Вычитал, что наиболее оптимальная калибровка для таких высокочастотных измерений - это TRL калибровка. Измерять платы надо на частоте примерно 3 ГГц.
В наличии имеется 4-х портовой анализатор цепей N5230C PNA-L. Кто-нибудь делал TRL калибровку на данном VNA и вообще это возможно?
И еще есть вопрос: имеет ли смысл самим изготовливать калибровочные наборы (стандарты) для данной калибровки?

Сообщение отредактировал Stefan1 - Sep 16 2014, 15:01

[Olesia]

Доброго времени суток.
Возникла необходимость точно измерить импеданс двухполюсника (платы с внешними цепями согласования транзистора). Основная сложность заключается в проведении калибровки в сечении выводов данной платы. Вычитал, что наиболее оптимальная калибровка для таких высокочастотных измерений - это TRL калибровка. Измерять платы надо на частоте примерно 3 ГГц.
В наличии имеется 4-х портовой анализатор цепей N5230C PNA-L. Кто-нибудь делал TRL калибровку на данном VNA и вообще это возможно?
И еще есть вопрос: имеет ли смысл самим изготовливать калибровочные наборы (стандарты) для данной калибровки?

Можно фото, где видно, как Вы собираетесь подключаться к плате? Какой импеданс предполагаете? Калибровка TRL прелестна только тем, что использует частично-определенные меры. Без привязки к высокому или низкому частотному диапазону. До 3 ГГц Вы можете использовать обыкновенный калибровочный набор SOLT. Калибровку Вы собираетесь делать однопортовую? Ведь у Вас двухполюсник? А TRL применяется для четырехполюсников, тк проводятся измерения на проход. В однопортовом случае TRL не работает.
Есть смысл самостоятельно изготавливать меры под Вашу оснастку, если есть возможность эти новые меры описать (измерить, замоделировать).

Надо будет измерить отдельно порт и вычесть его S-параметры из суммарного измерения порта+PCB? Достаточно ли его измерить только с закароткой в месте, где он припаевается к PCB или надо еще что-то делать?

Да, измерение порта и учет его из суммарного измерения решается калибровкой. Порт по-хорошему калибруется на 3 меры (если однопортовое-таки измерение): на ХХ, КЗ и нагрузку согласованную. Приэтом - калибровку порта желательно делать по тому месту, где будет потом цепляться DUT. Но это не всегда возможно, из-за особеннностей DUT. Тогда городят оснастку и калибруются в оснастке.

Посмотрите, вот тут недавно обсуждали http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=122710

Сообщение отредактировал Olesia - Sep 18 2014, 05:57

[Stefan1]

Можно фото, где видно, как Вы собираетесь подключаться к плате?

Какой импеданс предполагаете?

Импеданс примерно такой: 2-j4, если вешать 50 ом с левой стороны от PCB.

Калибровку Вы собираетесь делать однопортовую? Ведь у Вас двухполюсник? А TRL применяется для четырехполюсников, тк проводятся измерения на проход. В однопортовом случае TRL не работает.
Есть смысл самостоятельно изготавливать меры под Вашу оснастку, если есть возможность эти новые меры описать (измерить, замоделировать).

Как я понял надо провести полную 2-х портовую SOLT калибровку и для этого надо изготовить оснастку: SHORT, THRU, LOAD и OPEN?
Подойдет ли в качестве основы для такой оснастки деталь, изображенная на фото справа от PCB? Таким образом, получается весь калибровочный набор можно сделать из этой детали: в случае с LOAD - надо вешать 50-ти омный (или два 100-омных) SMD конденсатор в месте, где микрополосок порта этой детали припаевается к PCB? И использовать эту деталь сначала для одного, а затем для другого порта.
А в случае с THRU надо запаять такие две детали друг на друга со сторон микрополосков? Итого - 4 детали.

Сообщение отредактировал Stefan1 - Sep 18 2014, 07:50

[Olesia]

Таким образом, получается весь калибровочный набор можно сделать из этой детали: в случае с LOAD - надо вешать 50-ти омный (или два 100-омных) SMD конденсатор в месте, где микрополосок порта этой детали припаевается к PCB? И использовать эту деталь сначала для одного, а затем для другого порта.
А в случае с THRU надо запаять такие две детали друг на друга со сторон микрополосков? Итого - 4 детали.

Надо пробовать. Всё вроде так. Если получится замоделировать эту деталь в состоянии КЗ, ХХ и СН, можно попробовать использовать ее замоделированное описание (в форматах s1p для нагрузок и s2p для перемычки) в качестве данных описания нагрузок.
PS Резьба у вас метрическая на детали. Не накрутится на дюймовую вилку. обратите внимание.

Сообщение отредактировал Olesia - Sep 18 2014, 09:56

[Stefan1]

Надо пробовать. Всё вроде так. Если получится замоделировать эту деталь в состоянии КЗ, ХХ и СН, можно попробовать использовать ее замоделированное описание (в форматах s1p для нагрузок и s2p для перемычки) в качестве данных описания нагрузок.
PS Резьба у вас метрическая на детали. Не накрутится на дюймовую вилку. обратите внимание.

Что значит замоделировать? В программе электро-магнитного анализа?
А имеет ли смысл сделать еще 2 детали для TRL калибровки: две линии с разными длинами?

Сообщение отредактировал Stefan1 - Sep 18 2014, 11:09

[Olesia]

Что значит замоделировать? В программе электро-магнитного анализа что-ли?
А имеет ли смысл сделать еще 2 детали для TRL калибровки: две линии с разными длинами?

Для калибровки хорошо бы иметь описание нагрузок, не просто как 50 Ом для СН, а ее характеристикой. Коэффициентами отражения от частоты. Если можете сделать такое описание - будет хорошо. Если не сможете, тогда попробовать стандартные коэффициенты для нагрузок.
Можно сделать и две линии для TRL. Но и для них надо описание будет. Delay, Z0, потери.
Дальше только пробовать.

[Stefan1]

Для калибровки хорошо бы иметь описание нагрузок, не просто как 50 Ом для СН, а ее характеристикой. Коэффициентами отражения от частоты. Если можете сделать такое описание - будет хорошо. Если не сможете, тогда попробовать стандартные коэффициенты для нагрузок.
Можно сделать и две линии для TRL. Но и для них надо описание будет. Delay, Z0, потери.
Дальше только пробовать.

А описание как сделать: измерить каждую деталь и подогнать ее S параметры под эквивалентную схему (это моделирование Вы имели ввиду)? Не подскажите литературу на данную тему?

Сообщение отредактировал Stefan1 - Sep 18 2014, 11:41

[MePavel]

Что значит замоделировать? В программе электро-магнитного анализа?
А имеет ли смысл сделать еще 2 детали для TRL калибровки: две линии с разными длинами?

Две детали Delay Line даже вредно. В этом случае для самой короткой линии задержки нужно её точное описание. Лучше калиброваться с одной линией задержки. При калибровке на THRU просто соединить вместе две половинки оснастки, т.к. при этом можно считать перемычку идеальной (с нулевой длинной и нулевыми потерями). Однако ширину нулевой THRU следует точно соблюдать.

А описание как сделать: измерить каждую деталь и подогнать ее S параметры под эквивалентную схему (это моделирование Вы имели ввиду)? Не подскажите литературу на данную тему?

Смысл вообще тогда измерений теряется. На мой взгляд у вас есть два способа. Первый описан выше. Т.е. пользоваться 50-омным коаксиально-полосковым "щупом", предварительно откалиброванным с использованием идеального калибровочного 50-омного набора в настройках VNA. Затем в электромагнитном симуляторе делать поправку на ширину вывода. В этом случае получите достаточно высокую точность измерений.
Второй способ делать оснастку, типа MT964 с двумя экспоненциальными переходами под нужную ширину вывода и толщину диэлектрика с Delay Line. Всё это откалибровать по методу TRL, предварительно задав соответствующие параметры калкита в VNA. Далее одной из половинок пользоваться как щупом в первом случае. Точность измерения этим способом будет выше.
Если ширина вывода транзистора и ширина микрополоска такой оснастки совпадают, то получаем сразу нужное значение без пересчета. Если даже и отличаются, то так же можно сделать коррекцию на ширину вывода в EМ-симуляторе. При этом эта коррекция будет более точная (чем коррекция микрополосковый структуры исследуемой платы), ввиду большей однородности плавного перехода. Кроме того, экспоненциальный переход в данном случае обеспечивает трансформацию сопротивления вниз, что повышает чувствительность и точность 50-омного VNA при измерении низкого импеданса.

В этом деле большой специалист MePavel. Будем ждать его комментариев.
Но когда этот вопрос я у него спрашивал, он сказал, что для обычной работы сойдет. т.к. направленность направленников у современных анализаторов цепей очень хорошая, что позволяет калиброваться и промерять такие маленькие значения импедансов.
У меня тоже в ближайшее время изготовится аналогичная оснастка. Тоже буду каллиброваться.
Я как вижу работу с такой штукой:
1. настроить каскад. измерить
2. разобрать.
3. каждую половинку полностью обмерить.
4. из данных каскада вычесть полуполовинок, что и будет целью.

Не совсем понял, что представляют собой "полуполовинки"?

Кстати, что за переходы? Это остатки советского прошлого?

Кстати очень хорошие и недооцененные коаксиально-полосковые переходы:

• Э2-116/1 ЕЭО.223.017 ТУ (папа)
• Э2-116/2 ЕЭО.223.017 ТУ (мама)

Знать бы где сейчас такие можно купить, а то уже заканчиваются. Делал модели этих переходов (есть файлы S-параметров). По крайне мере до 4 ГГц отлично работают.

когда я обмерял аналогичные переходы, которые нашёл на кладбище, было очень тоскливо. Они работали до 200МГц.

Ничего себе до 200 МГц! Он у вас либо сломанный, либо центральный контакт изношенный (загрязненный).

Я отказался от такого варианта т.к. 1 - ограниченное количество, 2. - плохие параметры, 3. - есть дешёвый импортный аналог. вот этот например или этот. Из минусов которых - ну немного поосторожнее в работе с тяжелым железом.

Если смотреть на ссылки, то это совсем не аналог. Ваш аналог жалкие 3,5 мм, а не 7 мм. Следовательно более низкое пробивное напряжение, большой износ, низкая механическая прочность. Пожалуй единственным минусом данных отечественных КПП тип-III является наличие метрической резьбы (нужны соответствующие переходы) и то, что они больше не выпускаются. А достоинство в том, что очень удобно крепить на металлическое основание. Так же удобно использовать в симметричных полосковых структурах.

Хотя можно для повышения точности делать трансформаторы сопротивлений как например у Маури. И уже работать с тратом не 50-ти оманым, а с 10-ти омным или с пяти омным. Но эти трансформаторы обычно узкополосны. Конструктивно это плавно расширяющийся микрополосок. Вот жаль фотку не могу найти.

Эти трансформаторы (которые у Maury MW) наоборот имеют очень широкий диапазон частот. См. даташит MT964, рабочий диапазон частот 0.8 - 18 ГГц. (там же приведены частотные зависимости 10-омной оснастки)
А более "узкополосные" трансформаторы показаны у Focus MW, например, слайд 9 и 13. Микрополосковая линия вроде бы не 50-омная.

Это кто как смотрит на этот последний файл.
Лично я вижу так.
1. Слайд 6 - обычные стандартные, 50-омные подключайки.
2. Очень интересен слайд 13 - показана конструкция
3. Слайд 18 - это уже макетирование, на этой штуке.
4. Слайд 19 - вот и измерение наших СЦ. Измеряется без заморочек с трансформаторами сопротивлений. точно так как сделал т.с.

Кстати на слайде 13 вообще безобразие. Транзистор в корпусе SOT502A с шириной вывода 12,7 мм подключают к оснастке с шириной полосоковой линии в несколько раз меньшей. Может конечно фото делалось, чтобы показать вставку под водяное охлаждение, а платы менять не стали.