Bloggen over Handleiding voor Nauwkeurige S-parameter Metingen met Netwerkanalysers

In de elektronische techniek is het van cruciaal belang de prestaties van het net nauwkeurig te evalueren en te optimaliseren.Het ontwerpen van hoogwaardige elektronische apparaten zou vergelijkbaar zijn met het navigeren met geblinddoekt oogNetwerkanalysatoren dienen als de fundamentele oplossing voor deze uitdaging door impedantie en verzwakking in schakelnetwerken te meten, waardoor ingenieurs kritische inzichten krijgen.

Netwerkanalysatoren zijn gespecialiseerde instrumenten die zijn ontworpen om elektronische schakelnetwerken te analyseren, met kernmogelijkheden gericht op het meten van impedantie en verzwakking.De technologische vooruitgang heeft hun frequentiebereik voortdurend uitgebreid, die nu millimetergolfbanden tot 110 GHz bestrijkt en hun toepassingsgebied aanzienlijk verruimt.

Er zijn twee hoofdsoorten netwerkanalysatoren:

• Scalar Network Analyzers:Meten alleen de signaalamplitude voor het bepalen van de frequentiekarakteristieken.
• Vectornetwerkanalysatoren (VNA's):Bepaal zowel de signaalamplitude als de fase, waardoor uitgebreide informatie over het netwerkrek wordt verstrekt.VNA's bieden een superieure meetnauwkeurigheid en zijn onmisbaar geworden in moderne elektronische meettoepassingen.

Gezien de kritieke rol van VNA's in de hedendaagse elektronica, richt dit artikel zich specifiek op vectornetwerkanalysatorprincipes en toepassingen.

Hoewel verschillende parameters circuitsnetwerken kunnen beschrijven (inclusief V-parameters, Z-parameters en H-parameters),Netwerkanalysatoren maken voornamelijk gebruik van S-parameters (verspreidingsparameters) vanwege hun op vermogen gebaseerde aard, waardoor zij bijzonder geschikt zijn voor de karakterisering van hoogfrequente schakelingen.

De fundamentele architectuur van een netwerkanalysator bestaat uit verschillende belangrijke componenten: een signaalbron, een signaalsplitter (vermogensverdeler), een richtingskoppeling en ten minste drie ontvangers.Deze elementen moeten het gehele frequentiebereik van het instrument bestrijken..

Het meetproces begint met de signaalbron die een testsignaal genereert dat in twee paden wordt verdeeld: een verbinding met een referentiereceptor (R) als basislijn,terwijl het andere als het incidentsignaal dient dat via de richtingskoppeling in het geteste apparaat (DUT) komtDe A-ontvanger vangt de gereflecteerde signalen op, terwijl de B-ontvanger de verzonden signalen meet.

De S-parameters worden bepaald door de verhoudingen A/R en B/R te berekenen. De ontvangen signalen worden omgezet in tussenfrequenties,gevolgd door synchrone detectie om reële en denkbeeldige componenten te extraherenDigitale verwerking presenteert deze gegevens vervolgens in verschillende formaten, waaronder Smith-diagrammen, logaritmische grootte, fase en groepsvertraging.

S-parameters beschrijven kwantitatief de transmissie- en reflectie-eigenschappen van een DUT.

• S11:Signaal dat vanaf poort 1 wordt gereflecteerd wanneer het in poort 1 wordt opgewekt
• S21:Signaal verzonden naar poort 2 bij opwinding in poort 1
• S12:Signaal verzonden naar poort 1 bij opwinding in poort 2
• S22:Signaal dat vanaf poort 2 wordt gereflecteerd wanneer het in poort 2 wordt opgewekt

Elke S-parameter is een complex getal met reële (grootte) en denkbeeldige (fase) componenten.en transmissiekoefficiënten, terwijl de reflectie-kenmerken (S11/S22) overeenkomen met impedance, terugkeerverlies, spanningsstandgolfverhouding (VSWR) en reflectiecoëfficiënt.

De uitzonderlijke meetnauwkeurigheid van netwerkanalysatoren is het gevolg van geavanceerde kalibratieprocessen die inherente systeemfouten elimineren.het systeem kenmerkt zijn eigen S-parameters, verwijdert deze fouten dan wiskundig uit DUT-metingen tijdens de naverwerking.

• SOLT (Short-Open-Load-Thru):Norm voor coaxiale systemen
• Offset kort:Geprefereerd voor golfgeleidertoepassingen
• LRL/TRL/LRM (lijn-reflectie-lijnvarianten):Ideaal voor microstrip- en coplanaire golfgeleiderstructuren (CPW)

1. Het meetreferentievlak aan de uiteinden van de coaxkabel (poort 1 en 2) worden vastgesteld.
2. Meting van open (∞-weerstand) op poort 1 en korte (0-weerstand) op poort 2, opslag van vooruitreflectie-responsen
3. Verander de normen en meet de omgekeerde reflectie reacties
4. Verbind overeenkomstige belastingen (50Ω) met beide poorten voor richtings-/isolatiemetingen
5. Uitvoeren via verbinding tussen poorten voor transmissie reactie karakterisering

Kalibratienormen volgen doorgaans de nationale meetnormen, waardoor foutencorrectie door middel van vectorwiskunde mogelijk is.Volledige kalibratie met twee poorten (foutcorrectie met 12 termijnen), bron/belastingmatch, frequentierespons en isolatiefouten.

Hoewel de kalibratie systematische fouten wegneemt, blijven er verschillende niet-herhaalbare foutenbronnen:

• Verschillen in herhaalbaarheid van verbindingen
• Residuele geluid van de ontvanger
• Omgevingsschommelingen (temperatuur, luchtvochtigheid, trillingen)
• Effect van frequentiestabiliteit op fasemetingen
• Herhaalbaarheid van het kalibratieproces

Optimale meetpraktijken omvatten:

• Behoud van een constant koppel van de connector
• Controle van de omgevingstemperatuur
• Gebruik van hoogstabiele signaalbronnen
• Minimaliseren van de beweging van de coaxkabel tijdens de metingen

Deze voorzorgsmaatregelen helpen om onstabiele fouten tot een minimum te beperken en zorgen voor de nauwkeurigheid van de metingen.

Netwerkanalysatoren zijn onmisbare instrumenten in moderne elektronische metingen.en een zorgvuldig foutbeheerHet beheersen van netwerkanalysatortechnieken blijft essentieel voor professionals die werken in RF, microgolf,en hoog snelheidsdigitaal circuitontwerp.