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]

"требуемой точностью"

ну требуется точность сопоставимая с измерениями калиброванных 50-омных портах. на бумаге так не получится.

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

да ничего подобного. это должен быть заводской переход 100 раз выверенный и доработанный. а автор делает на коленках. и мы тоже пробовали на коленках (прототипирующей машиной по разным рексолитам). не выйдет у него полуволновой экспоненты. в нашем случае проще оказалось треугольник рисовать, результат устойчивее. Устойчивее и у Клопфенштейна, т.к. заходы у него параллельны контуру полоска, без излома. в лучшем случае если рястянет экспоненты на длину волны что-то получится сносное.

Может есть какие-нибудь способы учесть несоответствие ширины полосков оснастки и вставки Delay Line?

вставлять между ними эмпирические матрицы, учитывающие паразитные емкости/индуктивности и прочие неприятные моменты поперечного протекания токов, выпячивания и впучивания полей на неоднородностях. Уверен, что статьи на эту тему существуют, но я не заморачивался. когда работаешь по ферриту с проницаемостью 15, никакая статья не работает...только итерационный метод.

Почему Вы считаете, что потери так сильно снизят точность?

ну, не сильно, но калибруясь через серию аттенюаторов (по разным причинам) калибровка и измерения всегда страдают.

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

ну да. где подводящий тракт - часть приемника. афаик ищется только алгебраическая разница с целью в векторах значений по частоте. поэтому деембединг и не нужен.

Калибровка автокалибратором с 50-ти омными портами подойдет?
-нет

почему нет? члены матриц четвертой колонки и ряда просто выродятся. Если претензии к "Авто", т.е. пп. переключателям... ну на фазу и взаимность они влияют, но в целом амплитудная калибровка вполне нормальная.

Сообщение отредактировал Hale - May 15 2017, 04:06

[MePavel]

ну требуется точность сопоставимая с измерениями калиброванных 50-омных портах. на бумаге так не получится.

На мой взгляд, логичнее сначала определиться какие величины нужно измерить и с какой точностью (погрешностью).

да ничего подобного. это должен быть заводской переход 100 раз выверенный и доработанный. а автор делает на коленках. и мы тоже пробовали на коленках (прототипирующей машиной по разным рексолитам). не выйдет у него полуволновой экспоненты. в нашем случае проще оказалось треугольник рисовать, результат устойчивее. Устойчивее и у Клопфенштейна, т.к. заходы у него параллельны контуру полоска, без излома. в лучшем случае если рястянет экспоненты на длину волны что-то получится сносное.

Опять же, возвращаемся к вопросу о необходимой и достаточной точности изготовления этого перехода. На практике линейный переход устойчивей, если его резаком вручную вырезать. А по факту, широкополосный трансформатор на таком переходе, мягко говоря, не очень. Чтобы результат был устойчивым (стабильным) надо нормальные коаксиально-полосковые переходы использовать и платы напаивать на основание, а не прикручивать винтами.

вставлять между ними эмпирические матрицы, учитывающие паразитные емкости/индуктивности и прочие неприятные моменты поперечного протекания токов, выпячивания и впучивания полей на неоднородностях. Уверен, что статьи на эту тему существуют, но я не заморачивался. когда работаешь по ферриту с проницаемостью 15, никакая статья не работает...только итерационный метод.

В научном сообществе такие рассуждения могут не понять. Статьи должны содержать только достоверную и полезную информацию. А итерационный метод - обычно очень затратный. Почему бы не использовать уравнения математической физики?

почему нет? члены матриц четвертой колонки и ряда просто выродятся. Если претензии к "Авто", т.е. пп. переключателям... ну на фазу и взаимность они влияют, но в целом амплитудная калибровка вполне нормальная.

И амплитудная калибровка не особо точная. Для фильтра пойдёт, для измерения согласующих цепей - нет (см. datasheet на VNA).

А не подскажите как мне данную калибровку проводить (или ссылку на литературу)? Не пойму как должны выглядеть элементы, учитывающие комплексные коэффициенты передачи между всеми 3 портами. Особенно не понятно как должны выглядеть элементы для порта 3 - это должен быть мост наподобие моста Вилкинсона, трансформирующий 50 ом в импеданс, равный импедансу элемента OPEN для TRL набора - 6 Ом (поскольку импеданс транзистора в сечении вывода равен примерно 1-j4, то создать качественные переходы, трансформирующие 50 ом в импеданс транзистора - нереально). При этом два элемента LINE надо будет вставлять между данным мостом и экспоненциальными переходами 1 и 2. Что-то типа этого:
[attachment=107104:3.jpg]

Для 3-го порта можно использовать обычный 50-омный коаксиально полосковый переход (КПП). Необходимо сделать две модели оснастки на 6 Ом - по методу TRL и модель 50-ом КПП. Затем откалибровать VNA на 3-порта в 50-омах. Подключить к VNA все три перехода и сделать их деэмбединг. Далее все это пристыковать к исследуемой плате и измерить 3-х портовые S-параметры.
Если необходимо замерить только импеданс платы и развязку со стороны подключения транзистора, то можно 3-й порт нагрузить просто на 50 Ом через КПП.