Kuinka testata S-parametrit RF-vahvistimelle?

 

RF-vahvistimen S-parametrien testaaminen on ydinprosessi sen suorituskyvyn karakterisoimiseksi, koska se voi täysin heijastaa avainindikaattoreita, kuten vahvistimen syöttölähetysten sovittamisominaisuuksia, voitto suorituskykyä, eristämistä ja vakautta toiminnan taajuusalueella . Seuraava on yksityiskohtainen menettelyopas, mukaan lukien vaaditut laitteiden . opas

 

I . ydin S-parametrit testattava RF-vahvistimille

Kahden porttiselle RF-vahvistimelle S-parametrit, joihin on keskityttävä, ovat:

S₁₁ (tulojen heijastuskerroin): Ilmaisee vahvistimen ja lähteen impedanssin välisen sovitusasteen (tyypillisesti 50Ω);

S₂₁ (eteenpäin siirtokerroin): Edustaa vahvistimen vahvistusta, i . e ., lähtötehon suhde syöttötehoon;

S₁₂ (käänteinen lähetyskerroin): Heijastaa eristystä, joka on signaalin määrä, joka vuotaa lähtöpäästä tulopäähän;

S₂₂ (lähtö heijastuskerroin): Näyttää vastaavan asteen vahvistimen ja kuormituksen impedanssin välillä (yleensä 50Ω) .

 

II . Vaadittavat laitteet ja testitarvikkeet

S-parametrien mittaamiseksi tarkasti tarvitaan seuraavat laitteet:

Vector Network Analyzer (VNA): Ydinlaite, jota käytetään pyyhkäisytaajuisten RF-signaalien luomiseen, mitata heijastettujen/lähetettyjen signaalien amplitudi ja vaihe ja laske S-parametrit .

Kalibrointisarja: Tyypillisesti solt (lyhyt, avoin, kuorma, thru) -sarja, jota käytetään vNA: n kalibrointiin ja kaapeleiden, liittimien ja testivalaisimien aiheuttamien virheiden poistamiseen .

RF -kaapelit ja liittimet: Matalan menetyksen, korkealaatuisten koaksiaalikaapelit, joiden impedanssin on vastattava järjestelmää (standardi on 50Ω) signaalin menetyksen ja heijastuksen vähentämiseksi .

Bias Tee (valinnainen): Passiivinen komponentti, jota käytetään tasavirtapoikaan yhdistämiseen (vahvistimen virtaamiseen) RF -signaaleilla, varmistaen, että tasavirta ei tule VNA: n RF -portteihin .

Vaimentimen (valinnainen): Jos vahvistimen lähtöteho on korkea, kiinteä vaimentimen voidaan asentaa lähtöporttiin VNA: n vastaanottimen suojaamiseksi ylikuormituksesta .

Kuormitus (valinnainen): 50Ω lopetuskuormitus, jota käytetään stabiilisuustestaukseen tai tulosten sovittamiseen .

 

III . vaiheittainen testimenetelmä

1: Valmistele vahvistin ja testiympäristö

Selvitä vahvistimen tekniset tiedot:

Vahvistimen virta: Käytä vakaa DC -virtalähde tarvittavan esijännitteen/virran . tarjoamiseksi.

2: Kalibroida vektoriverkkoanalysaattori (VNA)

Kalibrointi on ratkaisevan tärkeää systemaattisten virheiden poistamiseksi testijärjestelmässä .

Kytke kalibrointisarja VNA: hon: Käytä vähäisistä RF-kaapeleista kytkeäksesi kalibrointistandardit (lyhyt, avoin, kuormitus, kautta) VNA: n testiportteihin (portti 1 ja portti 2) .

Aseta VNA -kalibrointiohjelma: Valitse kalibrointityyppi (E . g ., Solt) ja taajuusalue (vahvistimen käyttöalue) . sovittaminen

Varmista kalibrointitulokset: Kalibroinnin jälkeen tarkista, ovatko VNA: n standardien mittaukset lähellä ihanteellisia arvoja .

3: Kytke RF -vahvistin testijärjestelmään

Kalibroinnin jälkeen kytke vahvistin VNA: han kalibroidujen testiporttien kautta:

Syöttöyhteys: Kytke VNA-portti 1 vahvistimen tulopäähän bias-teEn ja pienen menetyksen RF-kaapelin . kautta bias-tee-injektoi DC-tehoa vahvistimen syöttöpäähän lähettämällä RF-signaalin VNA .}}

Lähtöyhteys: Kytke vahvistimen lähtöpää VNA -porttiin 2 toisen RF -kaapelin kautta . Jos vahvistimen lähtöteho ylittää VNA: n enimmäistulotehon, aseta kiinteä vaimentimen vahvistimen ja portin 2 välillä VNA .}}}} välillä

Kiinnitä yhteydet: Varmista, että kaikki liittimet kiristetään oikein (tarkkuusliittimet on kiristettävä erillisellä jakoavaimella), jotta vältetään huono kosketus tai heijastus .

4: Määritä VNA mittausta varten

Aseta VNA kohdistaaksesi vahvistimen avainparametrit:

Taajuusalue: Määritä aloitus- ja lopetustaajuudet vahvistimen . toimintataajuuskaistan kattamiseksi

Sähkötaso: Aseta VNA: n lähtöteho vahvistimen lineaariselle toiminta -alueelle (kylläisyyden välttämiseksi) . Katso vahvistimen tietolomakkeen sen lineaarisesta tuloalueesta .

Välitaajuuskaistanleveys (jos BW): Valitse välitaajuuskaistanleveys tasapainottaaksesi mittausnopeutta ja kohinaa . kapeampi kaistanleveys johtaa pienempaan kohinaan, mutta hitaampaan skannausnopeuteen; Laajempi kaistanleveys nopeuttaa testausta, mutta voi esitellä kohinaa .

S-parametrit mitattavat: Valitse kiinnostavat parametrit (s₁₁, s₂₁, s₁₂, s₂₂) .

5: Suorita mittaus- ja tallennustiedot

Käynnistä skannaus: Aloita VNA: n . taajuusskannaus

Visualisoi tulokset: VNA näyttää S-parametrit amplitudin (db) ja vaiheen (aste) muodossa, jotka vaihtelevat taajuudella .

Tallenna ja analysoi tiedot: Vie tietoja (E . g ., CSV- tai Touchstone -muodossa) seuraavaa prosessointia varten (kuten vakausanalyysi ja tasapainotuslaskelma) .

 

Iv . avainnäkökohdat

Virrankäsittelykyky: Älä koskaan ylitä vahvistimen enimmäistulo-/lähtötehoottoraa, koska tämä voi vahingoittaa laitetta tai VNA: ta .

Vakaus: Varmista, että korkean sateen vahvistimien osalta testiasetus (mukaan lukien kaapelit ja kuormat) ei aiheuta positiivista palautetta, mikä voi aiheuttaa värähtelyä ja mitätöidä mittauksen .

Kalibrointitaajuuden kattavuus: Kalibroi VNA koko kiinnostuksen kohteena olevan taajuusalueen, ei vain sen osan, varmistaaksesi mittaustarkkuuden kaikissa taajuuspisteissä .

 

Seuraamalla yllä olevia vaiheita RF-vahvistimen S-parametrit voidaan karakterisoida tarkasti, mikä tarjoaa avainsuoritusviitteet sovelluksille, kuten langaton viestintä, tutka ja satelliittijärjestelmät .