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]

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

Этот расчетный путь с требуемой точностью работает до 2 ГГц. Если бы все можно было оценить расчетным путем, ничего измерять было бы не нужно. Собственно, до 2 ГГц деды одним вольтметром и обходились без всяких VNA. А выше отклонение расчетов будет как минимум не лучше калибровки на 50-омных портах прецизионного VNA.

Обычный экспоненциальный переход обладает широкополосностью университетских физиков.

так я и говорю, при достаточной бесконечности его протяженности.
А в вашей ПДФ-ке 1)не обычный экспоненциальный, а переход Клопфенштейна. Чтобы автор сделал такой под свой проект - это к нему надо еще двух толковых дипломников приставить, которые будут рамсчитывать импедансы, переводить это в сечение полоска, травить и подгонять инетрационным методом.
2)в пдф-ке прецизионно рассчитанный и калиброванный продукт. В его погрешность все равно входит погрешность измерения на 50-омном VNA
3) Как я и сказал, проставка имеет ширину полосков фикстуры, а фикстура протяженная и не имеет резких ступеней и изгибов. В противном случае весь аппарат матриц летит коту под хвост.

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

ну, для узкой, да. Для узкой можно и четвертьволновыми ступеньками обойтись, где площадка и будет последней ступенькой перехода.

как легче потом интерпретировать результат измерения

верно. Но принято интерпретировать относительно реального порта. В идеальном случае, переход надо травить на керамике с большим эпсилон и мириться с потерями(и понижением точности). Но это тоже задача не для коленок.

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.

Насколько я представлял себе, не совсем так. VNA калибруют погрешности приемников при заданном включении. Им не надо заниматься деэмбедингом портов(подводящих линий) через высоко-ранговые матрицы. Хотя в софте такая функция и может быть - она гораздо медленнее.

Сообщение отредактировал Hale - May 11 2017, 02:25

[MePavel]

Этот расчетный путь с требуемой точностью работает до 2 ГГц. Если бы все можно было оценить расчетным путем, ничего измерять было бы не нужно. Собственно, до 2 ГГц деды одним вольтметром и обходились без всяких VNA. А выше отклонение расчетов будет как минимум не лучше калибровки на 50-омных портах прецизионного VNA.

Задача инженерная и хотелось бы узнать в числах, что подразумевается под "требуемой точностью"?

так я и говорю, при достаточной бесконечности его протяженности.

Протяженности экспоненциального перехода в половину длины волны на нижней частоте достаточно с запасом.

А в вашей ПДФ-ке 1)не обычный экспоненциальный, а переход Клопфенштейна. Чтобы автор сделал такой под свой проект - это к нему надо еще двух толковых дипломников приставить, которые будут рамсчитывать импедансы, переводить это в сечение полоска, травить и подгонять инетрационным методом.

Я думаю, что автор темы бы не отказался от помощи двух толковых дипломников. Тем более, если они сами буду изготавливать печатные платы.

2)в пдф-ке прецизионно рассчитанный и калиброванный продукт. В его погрешность все равно входит погрешность измерения на 50-омном VNA

Согласен. Там факторов много. Нестабильность коаксиальных кабелей при изгибе. Уход параметров VNA и кабелей от времени и температуры и т.п.
Я так понимаю, что величина этих погрешностей для Вас неприемлема? Каким образом, Вы предлагаете уменьшить погрешность измерения?

3) Как я и сказал, проставка имеет ширину полосков фикстуры, а фикстура протяженная и не имеет резких ступеней и изгибов. В противном случае весь аппарат матриц летит коту под хвост.

Может есть какие-нибудь способы учесть несоответствие ширины полосков оснастки и вставки Delay Line? С этой задачей толковые дипломники могут справиться? А то легче всего сдаться, т.к. "аппарат матриц летит коту под хвост".

ну, для узкой, да. Для узкой можно и четвертьволновыми ступеньками обойтись, где площадка и будет последней ступенькой перехода.

Много ступенек придётся делать. Я так думаю, как минимум, 3-4. Выгодней использовать плавные переходы, т.к. они короче.

верно. Но принято интерпретировать относительно реального порта. В идеальном случае, переход надо травить на керамике с большим эпсилон и мириться с потерями(и понижением точности). Но это тоже задача не для коленок.

Почему Вы считаете, что потери так сильно снизят точность? Речь идёт о долях, единицах дБ. На фоне динамического диапазона современных VNA такими потерями можно пренебречь. Главное, чтобы оснастка был стабильна при механических и температурных воздействиях.

Насколько я представлял себе, не совсем так. VNA калибруют погрешности приемников при заданном включении. Им не надо заниматься деэмбедингом портов(подводящих линий) через высоко-ранговые матрицы. Хотя в софте такая функция и может быть - она гораздо медленнее.

Естественно, что математические формулы упрощены и в них присутствуют только комплексные значения a и b волн, снятые приёмниками.

Как я понимаю, надо сделать деембединг неоднородности, вызванной разницей вывода транзистора и ширины широкой части микрополосковой линии (тестового порта)?

Да.

А не подскажите как мне тогда откалиброваться для схемы, приведенной ниже?
[attachment=107047:1.png]

Трехпортовая TRL-калибровка.

Калибровка автокалибратором с 50-ти омными портами подойдет?

Нет.

Или же надо проводить TRL калибровку в сечении выводов транзистора (рис ниже), а 3-й порт нагрузить на идеальные 50 ом (воткнуть в 4 порт VNA, например)?
[attachment=107061:2.png]

Нет. Только полноценная трехпортовая TRL-калибровка и никаких автокалибраторов.