Πώς να δοκιμάσετε τις παραμέτρους S για έναν ενισχυτή RF;

 

Η δοκιμή των παραμέτρων S ενός ενισχυτή RF είναι μια βασική διαδικασία για τον χαρακτηρισμό της απόδοσής του, καθώς μπορεί να αντικατοπτρίζει πλήρως τους βασικούς δείκτες, όπως ο ενισχυτής των χαρακτηριστικών αντιστοίχισης του απαιτούμενου εξοπλισμού, η απόδοση, η απομόνωση και η σταθερότητα στο πλαίσιο της λειτουργίας και οι περιγραφές του απαιτούμενου εξοπλισμού {3}

 

I . Core S-parameters που πρέπει να δοκιμαστούν για ενισχυτές RF

Για έναν ενισχυτή RF δύο θύρας, οι παραμέτρους S που πρέπει να επικεντρωθούν στο περιλαμβάνουν:

S₁₁ (συντελεστής αντανάκλασης εισόδου): Υποδεικνύει τον βαθμό αντιστοίχισης μεταξύ του ενισχυτή και της αντίστασης της πηγής (συνήθως 50Ω).

S₂₁ (συντελεστής μετάδοσης προς τα εμπρός): Αντιπροσωπεύει το κέρδος του ενισχυτή, I . e ., η αναλογία ισχύος εξόδου προς είσοδο.

S₁₂ (συντελεστής αντίστροφης μετάδοσης): Αντικατοπτρίζει την απομόνωση, η οποία είναι η ποσότητα του σήματος που διαρρέει από το άκρο εξόδου στο άκρο εισόδου.

S₂₂ (συντελεστής αντανάκλασης εξόδου): Δείχνει τον βαθμό αντιστοίχισης μεταξύ του ενισχυτή και της σύνθετης αντίστασης φορτίου (συνήθως 50Ω) .

 

II . Απαιτούμενος εξοπλισμός και αξεσουάρ δοκιμής

Για να μετρήσετε με ακρίβεια τα παραμέτρους S, απαιτείται ο ακόλουθος εξοπλισμός:

Αναλυτής δικτύου διανυσμάτων (VNA): Το βασικό όργανο, που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία σημάτων RF, μετρώντας το πλάτος και τη φάση των ανακλωμένων/μεταδιδόμενων σημάτων και τον υπολογισμό των παραμέτρων S-.

Κιτ βαθμονόμησης: Συνήθως ένα κιτ SOLT (σύντομο, ανοιχτό, φορτίο, thru), που χρησιμοποιείται για τη βαθμονόμηση του VNA και εξάλειψη σφαλμάτων που προκαλούνται από καλώδια, συνδέσμους και δοκιμαστικά φωτιστικά .

Καλώδια και συνδετήρες RF: Χαμηλής απώλειας, υψηλής ποιότητας ομοαξονικά καλώδια των οποίων η αντίσταση πρέπει να ταιριάζει με το σύστημα (πρότυπο είναι 50Ω) για να μειώσει την απώλεια σήματος και τον προβληματισμό .

Bias Tee (προαιρετικό): Ένα παθητικό συστατικό που χρησιμοποιείται για να συνδυάσει την DC Bias (για την τροφοδοσία του ενισχυτή) με σήματα RF, εξασφαλίζοντας ότι το DC δεν εισέρχεται στις θύρες RF του VNA .

Εξασθενητής (προαιρετικό): Εάν η ισχύς εξόδου του ενισχυτή είναι υψηλή, μπορεί να εγκατασταθεί σταθερός εξασθενητής στη θύρα εξόδου για να προστατεύσει τον δέκτη του VNA από υπερφόρτωση.

Φόρτωση (προαιρετικό): Φορτίο τερματισμού 50Ω, που χρησιμοποιείται για δοκιμή σταθερότητας ή επαλήθευση αντιστοίχισης εξόδου .

 

Iii . Διαδικασία δοκιμής βήμα προς βήμα

1: Προετοιμάστε το περιβάλλον ενισχυτή και δοκιμής

Διευκρίνιση των προδιαγραφών ενισχυτή: το εύρος συχνοτήτων λειτουργίας, τα όρια εισόδου/εξόδου, οι απαιτήσεις DC Bias (τάση/ρεύμα) και γραμμικό εύρος (για να αποφευχθεί η είσοδος κορεσμού κατά τη διάρκεια της δοκιμής) .

Ενεργοποιήστε τον ενισχυτή: Χρησιμοποιήστε μια σταθερή τροφοδοσία DC για να παρέχετε την απαιτούμενη τάση προκατάληψης/ρεύμα .

2: Βαθμονομήστε τον αναλυτή δικτύου φορέα (VNA)

Η βαθμονόμηση είναι ζωτικής σημασίας για την εξάλειψη συστηματικών σφαλμάτων στο σύστημα δοκιμών .

Συνδέστε το κιτ βαθμονόμησης στο VNA: Χρησιμοποιήστε καλώδια RF χαμηλής απώλειας για να συνδέσετε τα πρότυπα βαθμονόμησης (σύντομο, ανοιχτό, φορτίο, Thru) στις θύρες δοκιμών του VNA (θύρα 1 και θύρα 2) .

Ρυθμίστε το πρόγραμμα βαθμονόμησης VNA: Επιλέξτε τον τύπο βαθμονόμησης (E . G ., solt) και το εύρος συχνοτήτων (που ταιριάζει με το εύρος λειτουργίας του ενισχυτή) .

Επαληθεύστε τα αποτελέσματα βαθμονόμησης: Μετά τη βαθμονόμηση, ελέγξτε αν οι μετρήσεις των προτύπων του VNA είναι κοντά στις ιδανικές τιμές .

3: Συνδέστε τον ενισχυτή RF στο σύστημα δοκιμής

Μετά τη βαθμονόμηση, συνδέστε τον ενισχυτή με το VNA μέσω των βαθμονομημένων θυρών δοκιμής:

Σύνδεση εισόδου: Συνδέστε τη θύρα VNA 1 με το άκρο εισόδου του ενισχυτή μέσω ενός μπλουζάκι και ενός καλωδίου RF χαμηλής απώλειας . Η ισχύς DC εισόδου στο άκρο εισόδου του ενισχυτή κατά τη μετάδοση του σήματος RF από το VNA .}}}}

Σύνδεση εξόδου: Συνδέστε το άκρο εξόδου του ενισχυτή στη θύρα VNA 2 μέσω ενός άλλου καλωδίου RF . Εάν η ισχύς εξόδου του ενισχυτή υπερβαίνει τη μέγιστη ισχύ εισόδου του VNA, εισάγετε έναν σταθερό εξασθενητή μεταξύ του άκρου εξόδου του ενισχυτή και της θύρας 2 για να προστατεύσετε το VNA.

Ασφαλίστε τις συνδέσεις: Βεβαιωθείτε ότι όλοι οι σύνδεσμοι είναι σωστά σφιχτά (οι συνδετήρες ακριβείας θα πρέπει να σφίγγονται με ένα ειδικό κλειδί) για να αποφευχθεί η κακή επαφή ή ο προβληματισμός .

4: Διαμορφώστε το VNA για μέτρηση

Ρυθμίστε το VNA για να στοχεύσετε τις βασικές παραμέτρους του ενισχυτή:

Εύρος συχνοτήτων: Καθορίστε τις συχνότητες έναρξης και διακοπής για να καλύψετε τη ζώνη συχνοτήτων λειτουργίας του ενισχυτή .

Επίπεδο ισχύος: Ρυθμίστε την ισχύ εξόδου του VNA εντός του γραμμικού εύρους λειτουργίας του ενισχυτή (για να αποφύγετε τον κορεσμό) . ανατρέξτε στο φύλλο δεδομένων του ενισχυτή για τη γραμμική περιοχή ισχύος εισόδου .

Το ενδιάμεσο εύρος ζώνης συχνοτήτων (εάν BW): Επιλέξτε το ενδιάμεσο εύρος ζώνης συχνοτήτων για να εξισορροπήσετε την ταχύτητα μέτρησης και τον θόρυβο . ένα στενότερο εύρος ζώνης έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερο θόρυβο αλλά βραδύτερη ταχύτητα σάρωσης. Ένα ευρύτερο εύρος ζώνης επιταχύνει τις δοκιμές, αλλά μπορεί να εισαγάγει θόρυβο .

S-Parameters που πρέπει να μετρηθούν: Επιλέξτε τις παράμετροι ενδιαφέροντος (s₁₁, s₂₁, s₁₂, s₂₂) .

5: Εκτελέστε τα δεδομένα μέτρησης και εγγραφής

Ξεκινήστε τη σάρωση: Ξεκινήστε τη σάρωση συχνότητας του VNA .

Οραματίστε τα αποτελέσματα: Το VNA θα εμφανίσει τις παραμέτρους S με τη μορφή εύρους (DB) και φάσης (βαθμοί) που ποικίλλουν με συχνότητα .

Αποθηκεύστε και αναλύστε τα δεδομένα: Εξαγωγή των δεδομένων (e . g ., σε μορφή CSV ή Touchstone) για επακόλουθη επεξεργασία (όπως ανάλυση σταθερότητας και υπολογισμός επίπεδης επίπεδης) .

 

IV . Βασικές σκέψεις

Δυνατότητα χειρισμού ισχύος: Ποτέ μην υπερβαίνετε τη μέγιστη βαθμολογία εισόδου/εξόδου του ενισχυτή, καθώς αυτό μπορεί να βλάψει τη συσκευή ή το VNA .

Σταθερότητα: Για ενισχυτές υψηλού κέρδους, βεβαιωθείτε ότι η ρύθμιση δοκιμής (συμπεριλαμβανομένων των καλωδίων και των φορτίων) δεν εισάγει θετική ανατροφοδότηση, η οποία θα μπορούσε να προκαλέσει ταλάντωση και να ακυρώσει τη μέτρηση .

Κάλυψη συχνότητας βαθμονόμησης: Βαθμονόμηση του VNA σε ολόκληρο το εύρος συχνοτήτων ενδιαφέροντος, όχι μόνο ένα μέρος της, για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια μέτρησης σε όλα τα σημεία συχνότητας .

 

Ακολουθώντας τα παραπάνω βήματα, οι παραμέτρους S του ενισχυτή RF μπορούν να χαρακτηριστούν με ακρίβεια, παρέχοντας βασικές αναφορές απόδοσης για εφαρμογές όπως ασύρματη επικοινωνία, ραντάρ και δορυφορικά συστήματα .