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

[Hale]

Не согласен. Например, экспоненциальный переход обладает хорошей широкполосностью.

да, поправочка. То, что у радистов считается широкополосным (сто МГц), у университетских физиков считается узкополосным... широкополосность начинается от гигагерц (в процентах не считают, т.к. на ферритах, например, частотная зависимость обратная). Отличие практических схем от принципиальной модели... короче, чтобы экспоненциальный переход был широкополосным, экспонента должна быть бесконечной. А на практике неплохо работают переходники Клопфенштейна, даже нарисованные на глаз, обведенные квадратичной, или суммой двух обратных экспоненциальных функций.

ля этих целей как раз используется TRL-калибровка. Нет никаких проблем в изготовлении "калиброванной" микрополосковой линии передачи - перемычки.

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.

Ширина линии должна соответствовать ширине вывода транзистора.

наверное, чтобы калибровка была широкополосной, должна соответствовать ширине площадки фикстуры. А уж подогнана она под вывод транзистора, это другое дело.

ABCD матрицей описываются параметры четырёхполюсника... А по факту это A11, A12, A21, A22, т.е. А - параметры.

Это одно и то же. Называется матрицей передачи (Transfer в оптике, Transmission в СВЧ).
В любом случае, для 4-портовой цепи выводить ее дело неблагодарное.

Но по факту при калибровке VNA исключается из рассмотрения паразитный четырёхполюсник на каждом тестовом порте.

Об этом и речь! Но автор судя по всему не доверяет точной калибровке 50-омных портов и кажется намеревался показать класс в матричной алгебре (я это делал на 100 Ом, для двухпортовых линий не сложно)... Я бы согласился если бы речь шла об измерениях мощности ниже -90дБм на поколениях ЭЛТ спектроанализаторов агилента, скажем; да, они страдали нелинейностью и требовали калибровки мощномером в диапазоне каждого аттенюатора. Но видимо в наличие имеется вполне современный и высококлассный 4-портовый VNA, так нафига забивать себе голову?

Сообщение отредактировал Hale - May 10 2017, 01:07

[MePavel]

да, поправочка. То, что у радистов считается широкополосным (сто МГц), у университетских физиков считается узкополосным... широкополосность начинается от гигагерц (в процентах не считают, т.к. на ферритах, например, частотная зависимость обратная). Отличие практических схем от принципиальной модели... короче, чтобы экспоненциальный переход был широкополосным, экспонента должна быть бесконечной. А на практике неплохо работают переходники Клопфенштейна, даже нарисованные на глаз, обведенные квадратичной, или суммой двух обратных экспоненциальных функций.

Обычный экспоненциальный переход обладает широкополосностью университетских физиков. Например, такая оснастка https://www.maurymw.com/pdf/datasheets/4T-005.pdf работает в диапазоне 0,8 - 15 ГГц весьма неплохо (см. диаграмму Смитта "Typical S11 Performance of MT964C1-10").

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.

Line - изготавливается на СВЧ подложке из известного материала, поэтому её волновое (характеристическое) сопротивление без больших погрешностей получают расчётным путём.

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.

Это желательно, но для узкой полосы 2,7 - 3,1 ГГц вовсе необязательно.

наверное, чтобы калибровка была широкополосной, должна соответствовать ширине площадки фикстуры. А уж подогнана она под вывод транзистора, это другое дело.

Тут всё зависит от того, кому как легче потом интерпретировать результат измерения, когда ширина тестового порта не совпадает с шириной вывода транзистора.

Это одно и то же. Называется матрицей передачи (Transfer в оптике, Transmission в СВЧ).
В любом случае, для 4-портовой цепи выводить ее дело неблагодарное.

Современные VNA это умеют делать за доли секунды. На выходе просто получается матрица коэффициентов с описанием N-портового устройства. Все математические преобразования выполняются без каких-либо допущений. Так что основная погрешность измерений никак не связана с количеством портов у измеряемого устройства.

[attachment=107021:most_Wilkins.rar]

Посмотрел, я догадывался, что подвох в частотозависимом комплексном сопротивлении тестовых портов. То что получается в результате моделирования - это никак не стандартные S-параметры N-полюсника.

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.

Процесс перехода в заданное сечение СВЧ тракта в VNA достигается исключением (деэмбедингом) внешних электрических цепей: от измерительной оснастки до внутренностей VNA. Все эти цепи можно описать матрицей 4-х полюсника для одного порта. Параметры этого 4-х полюсника определяются при калибровке. Естественно, что при многопортовой калибровке необходимо также учесть комплексные коэффициенты передачи между портами.