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

[k0l0bun]

мб сделать расчет для 50-Ом портов и сравнить с экспериментом?
ну, для начала, к примеру
(имеется ввиду, заменить в AWR порты на 50-Ом и с этим сравнивать измерение)

[Stefan1]

мб сделать расчет для 50-Ом портов и сравнить с экспериментом?
ну, для начала, к примеру
(имеется ввиду, заменить в AWR порты на 50-Ом и с этим сравнивать измерение)

КСВ получается около 20. Будет большая погрешность при измерении на VNA. Кроме того нет уверенности, что настройка мостов в ходе измерения на VNA с 50-ю омами будет адекватна с реальными импедансами.

Сообщение отредактировал Stefan1 - May 4 2017, 13:36

[Hale]

КСВ получается около 20. Будет большая погрешность при измерении на VNA. Кроме того нет уверенности, что настройка мостов в ходе измерения на VNA с 50-ю омами будет адекватна с реальными импедансами.

на соверменных VNA с ДД больше 90 дБ ничего страшного, имхо. Ну скалибруйтесь поаккуратнее, если есть переменная нагрузка, она как раз убирает возможные искажения на малых уровнях и на VNA постарше (но немного портит "взаимность" при калибровке) . Пока вы не включили транзистор, цепь линейная и S-параметры при любых уровнях изменяются алгебраически.
Что мешает просто посмотреть на круговую диаграмму импеданса порта и прочитать его значение?

Посмотрел на VNA Rohde & Schwarz - можно вручную задать произвольное значение reference impedance в настройках порта

размер коаксиала порта это не меняет. На Агилент есть такая же штука - просто ренормализация матрицы.

Не то получится. Видимо в данном случае надо изготавливать переходные платы, трансформирующие 50 ом в импеданс транзистора, калибровать их и мерить в сечении транзистора. Но здесь также от погрешностей не уйти...

только при паническом страхе отражений. У всех переходников есть недостаток - узкополосность. И потом не понятно, как калиброваться - только один порт на отражение. Согласованную нагрузку уже не подключите - даже прикладывание поглотителей будет сдвигать фазу. Вот вы пишите TRL. А у вас фикстура с емкостными площадками на концах. Это не однородный порт. Фаза отражения от таких открытых площадок вам известна вов сем диапазоне? Далее, а есть ли у вас калиброванная проходная линия этого импеданса того же размера?

Нужно цепи согласования вместе с мостом измерить

Если у вас порты с малейшими потерями и дисперсией, а по определению это так, то нифига не выйдет. Это 4-port network. Матрица 4х4.
Ведь для 2PORT как делается, S->ABCD; ABCDdecoupled=ABCDconn1^-1 * ABCDmeas * ABCDconn2^-1. Я еще ни разу не сталкивался с построением ABCD("A"-матриц) для четырехпортовых девайсов, и тем более не представляю как выглядит математика обратной матрицы компенсации портов.... В принципе это можно проследить в обратном порядке в каком-нибудь CAS, типа Derive, или Mathematica. но не думаю, что станет легче. И ошибки компутации и "не туго завинченной гайки" заметны даже на 2-портовых девайсах.
https://community.keysight.com/thread/8626
но проверял, но можете сами с карандашом проверить. останется только малое, прикинуть как вставить матрицы 2-портовых коннекторов в 4-портовое уравнение.

Сообщение отредактировал Hale - May 9 2017, 01:07

[MePavel]

У всех переходников есть недостаток - узкополосность.

Не согласен. Например, экспоненциальный переход обладает хорошей широкполосностью. Что касается 2,7-3,1 ГГЦ то можно обойтись и более примитивными микрополосковыми структурами, как бонус можно получить большую трансформацию сопротивления.

И потом не понятно, как калиброваться - только один порт на отражение. Согласованную нагрузку уже не подключите - даже прикладывание поглотителей будет сдвигать фазу. Вот вы пишите TRL. А у вас фикстура с емкостными площадками на концах. Это не однородный порт. Фаза отражения от таких открытых площадок вам известна вов сем диапазоне? Далее, а есть ли у вас калиброванная проходная линия этого импеданса того же размера?

Для этих целей как раз используется TRL-калибровка. Нет никаких проблем в изготовлении "калиброванной" микрополосковой линии передачи - перемычки. Ширина линии должна соответствовать ширине вывода транзистора. Затем рассчитывается характеристическое сопротивление линии.

Если у вас порты с малейшими потерями и дисперсией, а по определению это так, то нифига не выйдет. Это 4-port network. Матрица 4х4.
Ведь для 2PORT как делается, S->ABCD; ABCDdecoupled=ABCDconn1^-1 * ABCDmeas * ABCDconn2^-1. Я еще ни разу не сталкивался с построением ABCD("A"-матриц) для четырехпортовых девайсов, и тем более не представляю как выглядит математика обратной матрицы компенсации портов.... В принципе это можно проследить в обратном порядке в каком-нибудь CAS, типа Derive, или Mathematica. но не думаю, что станет легче. И ошибки компутации и "не туго завинченной гайки" заметны даже на 2-портовых девайсах.

ABCD матрицей описываются параметры четырёхполюсника - так для упрощения запоминания студентами коэффициентов пишут в учебниках. А по факту это A11, A12, A21, A22, т.е. А - параметры. А - параметры имеют уникальное свойство - минимальное количество математических операций при расчете (моделировании) электрических цепей. Нет никаких проблем сделать хоть 16-ти портовую калибровку. В этом случае получится матрица A(1,1)...A(16,16) и т.д.
Но по факту при калибровке VNA исключается из рассмотрения паразитный четырёхполюсник на каждом тестовом порте. Так что те же ABCD-параметры работают и при калибровке на кол-во портов большее двух.

[Stefan1]

Интересно взглянуть на файл проекта. Непонятно откуда S21 (S31) =-3дБ, когда на по портах 2 и 3 должен быть импеданс 1-j*4 Ома.

 most_Wilkins.rar ( 33.46 килобайт ) Кол-во скачиваний: 21

Но по факту при калибровке VNA исключается из рассмотрения паразитный четырёхполюсник на каждом тестовом порте. Так что те же ABCD-параметры работают и при калибровке на кол-во портов большее двух.

Не понял почему порты исключаются из рассмотрения при TRL калибровке? Калибровка ведь происходит в сечении широкой подвыводной площадки, а не в сечении портов (если предположить, что у всех коаксиально-полосковых переходов одинаковые потери). У нас анализатор цепей - Agilent 5230.

Если у вас порты с малейшими потерями и дисперсией, а по определению это так, то нифига не выйдет. Это 4-port network. Матрица 4х4.
Ведь для 2PORT как делается, S->ABCD; ABCDdecoupled=ABCDconn1^-1 * ABCDmeas * ABCDconn2^-1...
останется только малое, прикинуть как вставить матрицы 2-портовых коннекторов в 4-портовое уравнение.

Почему не выйдет измерять мост вместе с цепями согласования, а без цепей - получается можно?
Также Вы хотите сказать, что учет коаксиально-полосковых портов надо делать на бумаге (компе) после проведения калибровки? А как тогда измерять эти ABCD параметры портов или их надо рассчитывать?

ну как. с нулевой перемычкой THRU, скажем адгезивной, из индиевой фольги поверху полоска, понятно. А что вы будете делать с Line? надо же измерить параметры этого Line сначала. А измерять будете в той же фикстуре. Т.е. погрешность, измерения на 50-омных портах, которой автор так боится, сначала сядет на калибровку Line, а потом перекочует в конечные измерения, еще немного увеличившись. Ну, и как я сказал, фикстуры по моему неправильные - линия должна быть однородной на достаточно длинном участке больше полуволны точно. Либо это должны быть четвертьволновые ступеньки 6-8 порядка.

Элемент LINE измерять не надо, нужно только задать его параметры при TRL калибровке.
Ниже прикрепил TRL калибровочный набор. В полосе 2-4 ГГц у параметров |S21| и |S11| хорошие показатели. По фазе S11 тоже все норм (измерение THRU).


Сообщение отредактировал Stefan1 - May 10 2017, 09:10