Измерение рассчитанных плат с мостами Вилкинсона на VNA, Измерение на VNA произвольных импедансов с минимальным отражением Опции

[Stefan1]

Добрый день. Помогите пожалуйста с проблемой:
Необходимо сравнить расчет моста Вилкинсона в Microwave office (рис. ниже) с реальным измерением данных расчитанных плат на анализаторе цепей. Необходимо измерить |S23|, |S21| и |S31|. Мост используется для сложения двух мощных транзисторов в S-диапазоне частот. Но возникает проблема: VNA измеряет с 50-ти омными портами, а мне нужно подставлять в порты 2 и 3 импеданс транзистора (например, Z=1-j4). Есть идея использовать для этого калибровочные наборы, трансформирующие 50 ом в необходимый импеданс и затем производить TRL калибровку всей оснастки включаяэти наборы, но уж больно это сложно.
Кто-нибудь сталкивался с такой проблемой?
Или же вопрос можно переформулировать: как измерять на VNA произвольные импедансы (порядка Z=1-j4) с минимальным отражением?


Сообщение отредактировал Stefan1 - May 4 2017, 13:24

[MePavel]

Необходимо сравнить расчет моста Вилкинсона в Microwave office (рис. ниже) с реальным измерением данных расчитанных плат на анализаторе цепей. Необходимо измерить |S23|, |S21| и |S31|.

Думаю, что модули параметров |S23|, |S21| и |S31| практически не очень полезная информация. Почему бы не измерить полную матрицу S-параметров всего 3-х портового устройства (шестиполюсника)?
Если нужно совсем просто, то можно "отрезать" кусок платы с широкими микрополосками под выводами транзистора. Тогда останутся довольно узкие микрополоски, к которым можно без труда подключиться коаксиально-полосковыми переходами (последние исключаются из измерений). На частотах S-диапазона точность будет вполне приличной.
Модель широких микрополосков можно посчитать и в MWO, например, и добавить в общую схему.

Или же вопрос можно переформулировать: как измерять на VNA произвольные импедансы (порядка Z=1-j4) с минимальным отражением?

С помощью специального микрополоскового щупа (щупов) или делать TRL калибровку с помощью второй соответствующей платы.

[Stefan1]

Думаю, что модули параметров |S23|, |S21| и |S31| практически не очень полезная информация. Почему бы не измерить полную матрицу S-параметров всего 3-х портового устройства (шестиполюсника)?

Рассчитать в смысле? Ну с |S11| понятно, а зачем нужны |S22| и |S33|, если есть |S21| и |S31|? Задаем оптимизацию, чтобы |S21| и |S31| были равны -3 дБ и все само собой получится. Или я ошибаюсь?

Если нужно совсем просто, то можно "отрезать" кусок платы с широкими микрополосками под выводами транзистора. Тогда останутся довольно узкие микрополоски, к которым можно без труда подключиться коаксиально-полосковыми переходами (последние исключаются из измерений). На частотах S-диапазона точность будет вполне приличной.
Модель широких микрополосков можно посчитать и в MWO, например, и добавить в общую схему.

Имеете ввиду измерить таким образом реальный мост, а затем подставить его S-параметры в расчет?

С помощью специального микрополоскового щупа (щупов) или делать TRL калибровку с помощью второй соответствующей платы.

А под щупом Вы что имеете ввиду? Что-то типа экспоненциально расширяющегося полоска + линия с определенным волновым сопротивлением?
С калибровкой с помощью второй соответствующей платы - попробую.
Спасибо за дельные советы.

Сообщение отредактировал Stefan1 - May 5 2017, 16:43

[MePavel]

Рассчитать в смысле? Ну с |S11| понятно, а зачем нужны |S22| и |S33|, если есть |S21| и |S31|? Задаем оптимизацию, чтобы |S21| и |S31| были равны -3 дБ и все само собой получится. Или я ошибаюсь?

Не очень понял причём здесь оптимизация. Вроде как изначально Вы хотели измерить с помощью VNA мост Вилкинсона. Но на Вашей плате кроме него ещё и согласующие цепи под СВЧ транзистор. По-моему, логично лишнее физически отрезать (коль так важна точность измерений).
Кроме того, судя по топологии платы, не очень похоже, что мост по всем портам идеально 50-омный. Поэтому оптимизация по |S21| и |S31| на -3 дБ непонятно чего может дать (если вообще что-то даст, т.к. в устройстве всегда существуют потери и рассогласование). Да и если следовать Вашему подходу, то достаточно оптимизировать на -3 дБ только один из параметров |S21| и |S31|, т.к. мост симметричный.

Имеете ввиду измерить таким образом реальный мост, а затем подставить его S-параметры в расчет?

Да. В т.ч. с помощью симулятора (или теории цепей) полно оценить все характеристики моста.

А под щупом Вы что имеете ввиду?

Трансформирующий коаксиально-полосковый переход, у которого (в идеале) ширина полоска совпадает с шириной вывода транзистора.

[Stefan1]

Не очень понял причём здесь оптимизация. Вроде как изначально Вы хотели измерить с помощью VNA мост Вилкинсона. Но на Вашей плате кроме него ещё и согласующие цепи под СВЧ транзистор. По-моему, логично лишнее физически отрезать (коль так важна точность измерений).
Кроме того, судя по топологии платы, не очень похоже, что мост по всем портам идеально 50-омный. Поэтому оптимизация по |S21| и |S31| на -3 дБ непонятно чего может дать (если вообще что-то даст, т.к. в устройстве всегда существуют потери и рассогласование). Да и если следовать Вашему подходу, то достаточно оптимизировать на -3 дБ только один из параметров |S21| и |S31|, т.к. мост симметричный.

Нужно цепи согласования вместе с мостом измерить, поскольку мост по всем портам имеет отличное от 50-ти ом сопротивление, а также реактивную составляющую.
Попробовал в расчете отделить подвыводные площадки, получились такие параметры S21 и S31 стали по -5 дБ в центре полосы (резонанс низкодобротный) вместо -3.1, а S32 - вообще стал -10 дБ вместо -25, КСВ в сечении 50-ти ом меняется от 1,3 до 1,5 вместо 1.2. Получается вот эти характеристики и нужно сравнивать с аналогичными у измеренного моста?

Оптимизирую мост вместе с цепями согласования по параметрам: а)S11 или КСВ=1, б)S21 (S31) =-3дБ и в)S32м - чем меньше, тем лучше.
Зачем еще S22 и S33?
Если я Вас правильно понял, методика измерения моста (вместе с цепями согласования) такая, как изображена на рис ниже?


Сообщение отредактировал Stefan1 - May 5 2017, 17:35