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非刺进式器材的丈量

由于微波工程上的需要,大多微波射频部件的端口都是阴头,而电缆连接器件的端口却是一阴一阳,这些微波射频部件不能直接连接在矢量网络分析

因为微波工程上的需求,大多微波射频部件的端口都是阴头,而电缆衔接器材的端口却是一阴一阳,这些微波射频部件不能直接衔接在矢量网络剖析仪上进行直通测验,被称为非刺进式器材。实践丈量中,存在很多的非刺进器材,他们端口衔接类型相反,阴阳极性相同,校按时不能直接进行直通丈量。为了让非刺进式器件衔接上矢量网络剖析仪,有必要加双阴或双阳转接头,这样矢量网络剖析仪的测验值并不是被测件实践值,而是被测件加上转接器的值。

一般丈量中都疏忽了转接器的影响,以为所测成果便是被测件实践值,无形中将转接器的损耗和时延加在被测件上,然后无法得到被测件的准确值。或许测验顶用不同的校准办法,例如,特性未确认直通法、特性确认直通法、等适配器交换法、适配器移除等,削减转接器对被测件的影响,但这些办法不论好坏都无法直接去除转接器对非插人器材的影响。本文经过单端口测验不知道特性的转接器(如双阳和双阴接头),依据算法和假定条件,使级联后理论核算值挨近实践丈量值,然后确认转接器的值,终究得到被测件的准确值,然后去除转接器在测验中对被测件的影响。

1 原理

信号流图(如图1所示)结合散射参数是剖析微波网络和微波丈量体系的简洁有用办法。流图公式亦称梅森不触摸环规律(Mason’s non-touching loop rule),简称梅森公式。依据梅森公式能够直接求出信号流图中恣意两点之间的传输值。

2 验证进程

适配器有很多种,为了研讨便利和具有遍及性,本试验用双阴和双阳做验证,其他类型的适配器原理和进程也是相同。

试验中要用到矢量网络剖析仪1台(100 MHz~40 GHz)、电缆2根、2.4 mm的校准件1套(AV31123,校准件和电缆精度要高,差错要小),可编程步进衰减器1个。设置线性频率规模1~21 GHz,每100 MHz取一个点,扫描点数201,中频带宽100 Hz。在矢量网络剖析仪两端口接电缆,对电缆进行全双端口SOLT校准后,电缆端口为校准端面,去向12项体系差错。准备工作完成后,运用不同的办法进行测验。办法1中,双阴和双阳值是接50Ω匹配负载核算得到;办法2中,双阴和双阳值是经过接可编程步进衰减器核算得出。下面为2种办法的具体进程。

2.1 办法1

端口1接双阳接头后,别离衔接开路器、短路器、50 Ω匹配负载(如图2所示)测出反射系数别离为ΓAO、ΓAS、 ΓAL。端口2接双阴接头后,别离衔接开路器、短路器、50Ω匹配负载(如图3所示),测出反射系数别离为ΓBO、ΓBS、Γ BL。然后端口1直接加开路器、短路器、50 Ω匹配负载,测出反射系数别离为Γ1O、Γ1S、Γ1L(如图4所示)。 端口2直接加开路器、短路器,测得反射系数别离为Γ2O、Γ2S、 Γ2L(如图5所示)。

图5 端口2接开 路器、短路器、匹配负载

由式(2)能够得到双阳、双阴的方程组 [SA]、[SB]别离为:

式中:m11、m12、m21 、m22为待测双阳接头参数值,n11、n12、 n21、n22为双阴接头的S参数值。假定网络互易有,m12 = m21 n12 = n21,则方程组可解出双阳S参数矩阵SA和双阴S参数矩阵SB。别离为:

2.2 办法2

用2O dB衰减器作为负载代替办法1中50 Ω匹配负载,用矢量网络剖析仪测出衰减器衔接双阴、双阳的反射系数ΓAL、ΓBL,测得2O dB衰减器的反射系数别离为Γ 1L ,Γ2L。其他过程类似于办法1。核算出S并和办法1中的比照。

3 验证

为了上述办法的可行性,用2种办法验证双阳双阴接头的核算值。

3.1 级联双阳双阴

首要核算出双阴双阳级联后的S参数 。级联二端口网络的S参数不能直接核算出,需将S参数转换为T参数,求出级联值[TAB] – [TA][TB],再将级 联后的[TAB]转换为[SAB]。将双阳双阴级联(如图6所示)。

图6 双阳双阴级联上述办法得到的S参数为参考值,将这些值和由梅森公式核算得到的S参数比照。将一切的测验数据用MATLAB软件处理,仿真得到终究级联后的S参数曲线图和矢量网络剖析仪中测验的S参数曲线比照。

由图7能够看到S12、 S21,的不同很小,但S11、S22之间有些不同。办法1中接50 Ω匹配负载和办法2中接20 dB衰减器的两条曲线根本共同。双阳双阴级联后不论接那种负载,其级联值都为定值。存在不同的原因是20 dB衰减器不是规范器材,双阳双阴级联时有反射存在。

图7 双阳双阴接20 dB衰减器核算的和矢量网络剖析仪测验的S11、S22

S11理论计 算值的曲线图和矢量网络剖析仪的测验曲线十分挨近。在低频段,S22理论核算值的曲线图和矢量网络剖析仪的测验曲线共同。在高频时理论核算值的曲线图要好一些,是因为反射系数在-40 dB以下,而且隔离度较高。事实上,直通测验时双阳双阴的衔接端口受到影响。因而理论核算值比丈量值更准确。

试验中对规范件,转接器和衰减器有屡次的衔接,每次衔接都会在不同程度引人人为差错。规范件的值是经过校准矢网后测验得到,没有选用更高一级的定标体系测验。传输参数的丈量对得到s参数是不行短少的,但试验中仅仅经过丈量反射系数间接地得到传输参数 种种要素形成成果上必定存在必定的差错。对这些差错进行必定的批改就能够得出更好的成果。

3.2 可编程步进衰减器

下面的验证运用可编程步进衰减器,被测件为衰减器衰减值别离为0、10 dB、20 dB、30 dB、40 dB、50 dB、60 dB。衰减器的S参数由试验数据核算得到(如图8~10所示)。

由上面的核算成果能够看到:没接双阳双阴接头核算得到的可编程步进衰减器的S参数得到预期的成果。衰减器的核算值经过验证与安捷伦给定的传输参数与反射参数相符合。

4 结束语

本文是验证性试验,经过核算双阴和双阳转接器去除它们在测验中对非刺进器材的影响。将遍及适配器的问题特殊化和简单化,可是这对其他适配器的丈量,和进一步对端口延伸和去嵌入技能的研讨有了理论上的突破口。

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