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AFR主动夹具移除校准办法的原理

自动端口延伸是一种对夹具的损耗和时延进行补偿的简单方法,可以处理单端口夹具。另一种补偿PCB或其他夹具损耗的常用方法是:制作一个跟DUT夹具一样 的测试夹具,但提供一个直通连接。最简单使用直通夹具进

主动端口延伸是一种对夹具的损耗和时延进行补偿的简略办法,能够处理单端口夹具。另一种补偿PCB或其他夹具损耗的常用办法是:制造一个跟DUT夹具相同 的测验夹具,但供给一个直通衔接。最简略运用直通夹具进行补偿的办法是用同轴校准件(如SMA)进行校准,然后用Data->Memory和 Data/Memory的功能将迹线用直通呼应归一化。尽管这在必定程度上起到了归一化的效果,但测验夹具输入端和输出端的失配会导致较大的丈量差错,在 传输丈量中会高达+-1dB。最近几年,高档的主动夹具移除(AFR)技能不断涌现,它们运用PCB夹具的时域丈量来补偿输入端和输出端的失配以及损耗, 即使输入端和输出端的失配不相同也能够作业。

时域夹具移除法的第一步是丈量直通夹具的时域呼应,如图1所示。尽管夹具或许只在窄频带内运用,为了得到最佳时域分辨率,仍应在尽或许宽的频率规模进行测 量。呼应的峰值显现了夹具的总时延,或许能够用群时延呼应的平均值。许多状况下,输入和输出夹具都被规划成持平的长度,DUT的参阅平面在夹具的中心。

图1 夹具的时域传输呼应

在确认了夹具的总时延之后,咱们丈量输入端和输出端的时域呼应。图2显现了直通夹具的时域呼应(T11)。宽的灰色迹线是整体的T11,深色的细线是时域 选通后的T11。直通的时域呼应显现了输入端有一个容性不接连点,输出端有一个理性的不接连点。最好把时域选通设置为以第一个反射为中心对称:核算第一个 反射(约为46ps)到直通中心(909ps)的时刻差并将其从第一个反射处剪掉,设置的选通开始时刻为-817ps。选通后的S11呼应显现为窄的深色 迹线。能够看到在选通截止之后,迹线为一个常数值。它与基线的差错是夹具传输线的DC损耗形成的;对夹具查看之后发现约有1.5ohm的DC损耗,能够等 效为0.015的反射系数,简直与图2上显现的差错共同。

这个选通呼应表明左边夹具的S11的时域丈量。

图3中,淡色的窄线表明直通夹具的整体呼应(DUT被直通替代的夹具),它有较大的动摇。一起显现了直通夹具的S11选通呼应,S11A(深色迹线),以及独立丈量得到的夹具A的实践S11A(宽的浅灰色迹线)。能显着看出选通呼应与夹具的实践呼应十分挨近。

图2 直通夹具的时域呼应(灰色,T11)和选通呼应(黑色,T11_Gated)

图3 直通的频率呼应(S11_FixThru,淡色迹线),选通S11(S11_Gated,黑色宽线)以及夹具的实践S11(S11_FixA,灰色宽线)

夹具B的S22B,即直通夹具的输出端呼应,能够经过相似的办法对直通夹具的S22做时域选通得到。现在咱们得到了6个已知量:夹具A的S11A,夹具B的S22B,以及直通夹具的4个S参数,咱们能够表明为S11T, S21T, S12T, S22T。现在每个夹具还剩余三个不知道S参数。

夹具A和夹具B剩余的S参数能够经过假定S21A=S12A,S21B=S12B得到,所以一共只剩余4个不知道量:S21A, S21B, S22A, S11B。从直通的4个S参数能够得到足够多的独立方程,从而对这些不知道量进行求解。

图4显现了示例夹具经过核算得到的S22A(黑色迹线),以及独立丈量得到的实践值(灰色宽线)。成果简直彻底重合,只是在频带边际有细小不同。

图5显现了经过AFR技能核算得到的S21A(S21A_AFR,黑色窄线)与独立丈量得到的夹具A的S21A(S21_FixA,浅灰色宽线)的比较成果,简直彻底重合。

图4 夹具S22的核算成果(S22A)和实践值S22(Fix_S22)

图5 S21的核算成果(S21A_AFR)和实践的夹具S21(S21_FixA)

因而,即使是在夹具失配不对称的状况,也能够经过直通丈量得到输入夹具(夹具A)和输出夹具(夹具B)的一切S参数。图6显现了一个夹具内的滤波器丈量 (Filter_Fix11,灰色粗线),以及同一丈量经过AFR处理的成果(Filter_AFR,黑色细线),还有独立丈量的实践滤波器特性 (Filter_Actual,浅灰色细线),图6(a)显现的是S11,图6(b)显现的是S21。只用了一个直通丈量和AFR技能的处理就使滤波器响 应比较有夹具时有了严重的改善。

有些时分,DUT不在夹具的中心,因而夹具A和夹具B的损耗和时延不持平。这种状况下,能够对偏置的损耗和时延进行补偿,具体做法是:首先在夹具中连上直 通时做一次AFR,然后再刺进DUT的方位放置开路夹具,并丈量夹具的开路呼应。有了开路呼应,咱们能够运用APE得到相对于直通在夹具中心时的损耗和时 延。这会导致在一个端口有一个小的正端口延伸,在另一个端口有一个等量可是负的端口延伸。

这些夹具移除技能代表了最新的一些处理PCB或相似丈量的夹具的办法。这些技能还能够进一步用于平衡丈量,用平衡S参数替代单端S参数。

图6 实践的滤波器丈量、带有夹具的滤波器和运用AFR处理的丈量成果的比较

AFR丈量实例

用图7的PCB和DUT实例能够对AFR进行简略有用的验证。先在一个宽频率规模内做个校准,然后丈量直通的特性。用上述的AFR技能核算输入端和输出端的夹具特性。图8显现了得到的夹具S参数成果。

图7 AFR实例

图8 用AFR核算PCB输入端和输出端夹具的特性

得到的夹具输入和输出回波损耗与经过时域选通对直通输入和输出失配的估量十分挨近。

AFR的最终一步是在校准数据上用去嵌入去掉输入端和输出端的夹具,该校准数据便是丈量直通时的那份数据。去嵌入之后,对100ohm旁路电阻进行从头丈量,图9显现数据比较的成果。

尽管只用了一个直通,但AFR得到的成果相当好。S11、S22以及S21的丈量都与用PCB校准件丈量得到的成果十分共同。

图9 AFR丈量与夹具内校准丈量的比较

AFR丈量与PCB校准件丈量的残留差错在3GHz时小于-40dB,在6GHz时小于-30dB。一般来说,这些残留差错现已十分小了,并且和PCB校准件的绝对差错在同一量级。这个丈量实践验证了AFR技能。

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