Blogue sobre Guia para medições precisas do sparameter com analisadores de rede

No domínio da engenharia electrónica, é crucial avaliar e otimizar com precisão o desempenho da rede de circuitos.projetar dispositivos eletrônicos de alto desempenho seria como navegar com os olhos vendadosOs analisadores de rede servem como a solução fundamental para este desafio, medindo a impedância e a atenuação nas redes de circuitos, fornecendo aos engenheiros insights críticos.

Os analisadores de rede são instrumentos especializados projetados para analisar redes de circuitos eletrônicos, com capacidades centrais focadas na medição de impedância e atenuação.Os avanços tecnológicos expandiram continuamente a sua faixa de frequências, agora cobrindo bandas de ondas milimétricas até 110 GHz, alargando significativamente o seu âmbito de aplicação.

Existem dois tipos principais de analisadores de rede:

• Analisadores de rede escalar:Medir apenas a amplitude do sinal para determinar as características de frequência.
• Analisadores de redes vetoriais (VNAs):Medir a amplitude e a fase do sinal, fornecendo informações abrangentes sobre a rede de circuitos.Os VNA oferecem uma precisão superior de medição e tornaram-se indispensáveis nas aplicações de medição electrónica modernas.

Dado o papel crítico dos VNAs na eletrônica contemporânea, este artigo se concentra especificamente nos princípios e aplicações do analisador de rede vetorial.

Embora vários parâmetros possam descrever redes de circuito (incluindo parâmetros V, parâmetros Z e parâmetros H),Os analisadores de rede utilizam principalmente parâmetros S (parâmetros de dispersão) devido à sua natureza baseada em energia, tornando-os particularmente adequados para a caracterização de circuitos de alta frequência.

A arquitetura fundamental de um analisador de rede compreende vários componentes-chave: uma fonte de sinal, divisor de sinal (dividor de potência), acoplador direcional e pelo menos três receptores.Estes elementos devem abranger toda a gama de frequências operacionais do instrumento..

O processo de medição começa com a fonte de sinal gerando um sinal de ensaio que se divide em dois caminhos: um liga-se a um receptor de referência (R) como linha de base,enquanto o outro serve como sinal incidente que entra no dispositivo em teste (DUT) através do acoplador direcionalO receptor A capta os sinais refletidos, enquanto o receptor B mede os sinais transmitidos.

Os parâmetros S são determinados pelo cálculo das relações A/R e B/R. Os sinais recebidos são convertidos em frequências intermediárias,seguido de detecção síncrona para extrair componentes reais e imagináriosO processamento digital apresenta então esses dados em vários formatos, incluindo gráficos de Smith, magnitude logarítmica, fase e atraso de grupo.

Para uma rede de duas portas, os principais parâmetros S são:

• S11:Sinal refletido a partir da porta 1 quando excitado na porta 1
• S21:sinal transmitido para a porta 2 quando excitado na porta 1
• S12:sinal transmitido para a porta 1 quando excitado na porta 2
• S22:sinal refletido a partir da porta 2 quando excitado na porta 2

Cada parâmetro S é um número complexo com componentes reais (magnitude) e imaginários (fase).e coeficientes de transmissão, enquanto as características de reflexão (S11/S22) correspondem à impedância, à perda de retorno, ao rácio de onda de tensão permanente (VSWR) e ao coeficiente de reflexão.

A excepcional precisão de medição dos analisadores de rede decorre de processos de calibração sofisticados que eliminam erros inerentes ao sistema.O sistema caracteriza os seus próprios parâmetros S., remove matematicamente esses erros das medições DUT durante o pós-processamento.

• SOLT (Short-Open-Load-Thru):Padrão para sistemas coaxial
• Deslocamento curto:Preferido para aplicações de guia de ondas
• LRL/TRL/LRM (variantes linha-reflexo-linha):Ideal para estruturas de micro-bandas e de guias de ondas coplanares (CPW)

1. Estabelecer planos de referência de medição nas extremidades do cabo coaxial (porta 1 e 2)
2. Medir a resistência aberta (∞) na porta 1 e a resistência curta (0) na porta 2, armazenando as respostas de reflexão para a frente
3. Inverter os padrões e medir as respostas de reflexão inversa
4. Conectar cargas correspondentes (50Ω) a ambas as portas para medições de direccionalidade/isolamento
5. Realizar através da ligação entre portas para caracterização da resposta de transmissão

Os padrões de calibração normalmente seguem padrões de medição nacionais, permitindo a correção de erros através da matemática vetorial.A calibração completa de duas portas (correção de erro de 12 termos) aborda os problemas direcionais., correspondência fonte/carga, resposta de frequência e erros de isolamento.

Embora a calibração elimine erros sistemáticos, permanecem várias fontes de erro não repetíveis:

• Variações da repetibilidade dos conectores
• Ruído residual do receptor
• Fluctuações ambientais (temperatura, umidade, vibrações)
• Impactos da estabilidade de frequência nas medições de fase
• Repetitividade do processo de calibração

As práticas de medição ideais incluem:

• Manutenção de binário constante do conector
• Controle da temperatura ambiente
• Utilização de fontes de sinal de elevada estabilidade
• Minimizar o movimento do cabo coaxial durante as medições

Estas precauções ajudam a minimizar as contribuições de erros instáveis e a garantir a precisão da medição.

Os analisadores de rede representam ferramentas indispensáveis na medição eletrônica moderna.e gestão cuidadosa de errosA utilização de um analista de rede continua a ser essencial para os profissionais que trabalham em RF, microondas,e de circuitos digitais de alta velocidade.