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]

Характеристика Баттерворта никакого отношения к рассматриваемым переходам не имеет.

ну как же не имеет. очень даже имеет. - как импедансы расставите по длине, так и волна(ripple) в полосе пропускания будет, и границы полосы. это-ж фильтр по сути, с множеством полюсов. И когда вы расчитываете ступеньки импедансов - вы все равно их рассчитываете относительно четвертьволны. Даже если вы укоротите ступеньки асимптотически до плавного преехода, вы их должны укорачивать пропорционально четвертьволны.
Вот вам пример ошибки неучтенного нелинейного укорочения волны: https://www.microwaves101.com/encyclopedias...pfenstein-taper. Чем полосок шире - тем больше поле втянуто в диэлектрик - тем ближе e_eff к e_diel и дальше от арифметически-среднего с воздухом.

Не подскажите: на резком переходе с 50-ти ом на подвыводную площадку возникает последовательная или параллельная емкость? Какая эквивалентная схема получается с резким переходом по сравнению с более плавным?

насколько я себе представлял, токи текут поперек, не накручивая длины вдоль волнового вектора (т.к. токи противонаправлены и поперечные вектора компенсируются... хотя в гиротропной среде это не работает), т.о. накапливается энергия в последовательной эквивалентной емкости, вставленной между двумя параллельными погонными емкостями разных полосков. Соотв. параллельная емкость делит индуктивную реактивность полоска, уменьшая вещественный импеданс. А паразитная последовательная добавляет к вещественному импедансу мнимую часть которую вы увидите на VNA на круговой диаграмме S22. Ее придется компенсировать, например шлейфами. Но они узкополосны. Впрочем, и паразитная емкость наверное тоже...
Так что можем только надеятся что это у вас ошибка расчета.

В остальных случаях выгоднее использовать плавные переходы, так как они получаются значительно короче и, следовательно, имеют меньшие потери.

тут какая-то ошибка. Плавный переход не может быть короче четвертьволновой ступеньки. Скорее всего вы имели в виду многоступенчатые переходы, как аппроксимацию бесконечных плавных переходов.
Короче. Представьте себе плавный переход, аппроксимированный конечным числом ступенек. Добавление каждой ступеньки добавляет полюс справа и слева. Но в зависимости от ее длины меняется глубина провала S11 в этом месте. Т.о. если у вас все ступеньки будут четвертьволновые, то все провалы s11 будут хорошо опущены. Если нет - все s11 будут ограничены характеристикой единственной четвертьволновой ступеньки. Но посколькку она не совсем квадратная, то в случае экспоненты будет некоторый выигрыш, скажем. Но он должен быть больше, если вы все ступеньки согласуете по длине с четвертьволны.

А теперь посмотрим что сделал Кропфенштейн. Зная что в середине S11 и так неплохой, а страдает край полосы, он подтянул ближе к четвертьволны крайние ступеньки, отвечающие за крайние полюса.
Ну может теоретически не совсем так, но на пальцах, имхо, работает такое рассуждение.

Не знаю что там у Вас за требования. А вообще у нас есть предприятия, которые на фольгированных диэлектриках типа Rogers, Arlon, ФАФ-4Д, ФЛАН могут изготовить ПП в течении 1-2-х недель с учетом доставки по приемлемой цене.

Штучно и по приемлемой цене? это преимущественно в вашей, военной песочнице, где денег не считают. у нас военный сектор крошечный и доступен только для избранных. А на коммерческих началах такая модель изготовителям непривлекательна. особенно при высокой стоимости человекачасов (в военной сфере, особенно российской, мы знаем увы, люди дешевле патронов)

[MePavel]

ну как же не имеет. очень даже имеет. - как импедансы расставите по длине, так и волна(ripple) в полосе пропускания будет, и границы полосы. это-ж фильтр по сути, с множеством полюсов. И когда вы расчитываете ступеньки импедансов - вы все равно их рассчитываете относительно четвертьволны. Даже если вы укоротите ступеньки асимптотически до плавного преехода, вы их должны укорачивать пропорционально четвертьволны.

Если не затруднит, то где можно почитать, про то, что рассматриваемые плавные переходы рассчитывались, как Вы утверждаете, как фильтр с аппроксимацией коэф. отражения (передачи) характеристикой Баттерворта? Да ещё как к этому всему относятся четвертьволновые отрезки (причем четвертьволновые на какой частоте)?

Вот вам пример ошибки неучтенного нелинейного укорочения волны: https://www.microwaves101.com/encyclopedias...pfenstein-taper. Чем полосок шире - тем больше поле втянуто в диэлектрик - тем ближе e_eff к e_diel и дальше от арифметически-среднего с воздухом.

Приведенная Вами ссылка не доказывает причастность Баттерворта к созданию перехода Клопфенстейна.

тут какая-то ошибка. Плавный переход не может быть короче четвертьволновой ступеньки.

Я нигде не утверждал, что плавный переход должен быть короче одной четвертьволновой ступеньки на нижней частоте. Для того, чтобы приблизиться к плавному переходу, потребуется не 1 и не 2 четвертьволновые ступеньки. Поэтому в итоге плавный переход получается короче.

Короче. Представьте себе плавный переход, аппроксимированный конечным числом ступенек. Добавление каждой ступеньки добавляет полюс справа и слева. Но в зависимости от ее длины меняется глубина провала S11 в этом месте. Т.о. если у вас все ступеньки будут четвертьволновые, то все провалы s11 будут хорошо опущены. Если нет - все s11 будут ограничены характеристикой единственной четвертьволновой ступеньки. Но посколькку она не совсем квадратная, то в случае экспоненты будет некоторый выигрыш, скажем. Но он должен быть больше, если вы все ступеньки согласуете по длине с четвертьволны.

В таких задачах лучше оперировать не четвертьволновыми линиями передачи, а LC-звеньями.

А теперь посмотрим что сделал Кропфенштейн. Зная что в середине S11 и так неплохой, а страдает край полосы, он подтянул ближе к четвертьволны крайние ступеньки, отвечающие за крайние полюса. Ну может теоретически не совсем так, но на пальцах, имхо, работает такое рассуждение.

Клопфенстейн, на пальцах точно ничего не делал.

Штучно и по приемлемой цене? это преимущественно в вашей, военной песочнице, где денег не считают. у нас военный сектор крошечный и доступен только для избранных. А на коммерческих началах такая модель изготовителям непривлекательна. особенно при высокой стоимости человекачасов (в военной сфере, особенно российской, мы знаем увы, люди дешевле патронов)

Если нравится делать на коленке, кто ж запрещает. Сейчас даже многие радиолюбители стараются заказывать платы (штучно), потому как стоит это всё не так дорого, как Вы думаете.

чтобы моделировать одну и ту же задачу, надо не притягивать задачу за уши, а оглашать вводные.

Исходные данные были приведены. Можете пересчитать проект.

Такая разница очевидно возникает вблизи очень малых импедансов. Малых по любым меркам, близких к кз.

Ещё раз повторюсь. Дело не в низких импедансах, а в коэффициенте трансформации сопротивления.