S-parametreleri bir RF amplifikatörü için nasıl test edilir?

 

Bir RF amplifikatörünün S-parametrelerinin test edilmesi, amplifikatörün giriş-çıktı eşleştirme özellikleri . gibi temel göstergeleri tam olarak yansıtabileceği için performansını karakterize etmek için temel bir işlemdir.

 

I . çekirdek s-parametreleri RF amplifikatörleri için test edilecek

İki portlu bir RF amplifikatörü için, odaklanması gereken S-parametreleri şunları içerir:

S₁₁ (giriş yansıma katsayısı): Amplifikatör ile kaynak empedansı arasındaki eşleşme derecesini gösterir (tipik olarak 50Ω);

S₂₁ (İleri Şanzıman Katsayısı): Amplifikatörün kazancını temsil eder, i . e ., çıkış gücünün giriş gücüne oranı;

S₁₂ (Ters Şanzıman Katsayısı): Çıkış ucundan giriş ucuna sızan sinyal miktarı olan izolasyonu yansıtır;

S₂₂ (Çıktı yansıma katsayısı): Amplifikatör ile yük empedansı arasındaki eşleşen dereceyi gösterir (genellikle 50Ω) .

 

II . Gerekli ekipman ve test aksesuarları

S-parametrelerini doğru bir şekilde ölçmek için aşağıdaki ekipmana ihtiyaç vardır:

Vektör Ağ Analizörü (VNA): Süpürülmüş frekanslı RF sinyalleri oluşturmak, yansıtılan/iletilen sinyallerin genliğini ve fazını ölçmek ve s-parametrelerini hesaplamak için kullanılan çekirdek alet .

Kalibrasyon kiti: VNA'yı kalibre etmek ve kablo, konektör ve test armatürlerinin neden olduğu hataları ortadan kaldırmak için kullanılan bir solt (kısa, açık, yük, thru) kiti .

RF kabloları ve konektörler: Sinyal kaybını ve yansımayı azaltmak için empedansı sistemle eşleşmesi gereken düşük kayıp, yüksek kaliteli koaksiyel kablolar (standart 50Ω) .

Bias tee (isteğe bağlı): DC sapmasını (amplifikatöre güç vermek için) RF sinyalleriyle birleştirmek için kullanılan pasif bir bileşen, DC'nin VNA'nın RF bağlantı noktalarına girmemesini sağlar .

Zayıflatıcı (isteğe bağlı): Amplifikatörün çıkış gücü yüksekse, VNA alıcısını aşırı yükten korumak için çıkış bağlantı noktasına sabit bir zayıflatıcı kurulabilir .

Yük (isteğe bağlı): Çıkış eşleşmesini dengelemek veya doğrulamak için kullanılan 50Ω fesih yükü .

 

III . adım adım test prosedürü

1: Amplifikatör ve test ortamını hazırlayın

Amplifikatör spesifikasyonlarını netleştirin: çalışma frekansı aralığı, giriş/çıkış güç sınırları, DC sapması gereksinimleri (voltaj/akım) ve doğrusal aralık (test sırasında doygunluk girmekten kaçınmak için) .

Amplifikatöre Güç: Gerekli önyargı voltajını/akımı sağlamak için sabit bir DC güç kaynağı kullanın .

2: Vektör Ağ Analizörünü (VNA) kalibre edin

Test sistemindeki sistematik hataları ortadan kaldırmak için kalibrasyon çok önemlidir .

Kalibrasyon kitini VNA'ya bağlayın: Kalibrasyon standartlarını (kısa, açık, yük, thru) VNA'nın test bağlantı noktalarına (bağlantı noktası 1 ve bağlantı noktası 2) bağlamak için düşük kayıplı RF kablolarını kullanın .

VNA Kalibrasyon Programını Kurun: Kalibrasyon Türünü (E . G ., Solt) ve frekans aralığını (amplifikatörün çalışma aralığıyla eşleştiren) seçin .

Kalibrasyon sonuçlarını doğrulayın: Kalibrasyondan sonra, VNA'nın standartlardaki ölçümlerinin ideal değerlere yakın olup olmadığını kontrol edin .

3: RF amplifikatörünü test sistemine bağlayın

Kalibrasyondan sonra, kalibre edilmiş test bağlantı noktaları aracılığıyla amplifikatörü VNA'ya bağlayın:

Giriş Bağlantısı: VNA Port 1'i bir önyargı tee ve düşük kayıplı bir RF kablosu ile amplifikatörün giriş ucuna bağlayın . Bias tee, RF sinyalini VNA . 'dan iletirken amplifikatörün giriş ucuna enjekte eder.

Çıkış Bağlantısı: Amplifikatörün çıkış ucunu başka bir RF kablosu üzerinden VNA bağlantı noktası 2'ye bağlayın . Amplifikatörün çıkış gücü VNA'nın maksimum giriş gücünü aşarsa, amplifikatörün çıkış ucu ile port 2 arasına sabit bir zayıflatıcı ekleyin {.

Bağlantıları sabitleyin: Kötü temas veya yansımayı önlemek için tüm konektörlerin düzgün bir şekilde sıkıldığından emin olun (hassas konektörler özel bir anahtarla sıkılmalıdır) .

4: VNA'yı ölçüm için yapılandırın

Amplifikatörün anahtar parametrelerini hedeflemek için VNA'yı ayarlayın:

Frekans Aralığı: . amplifikatörünün çalışma frekans bandını kapsayacak şekilde başlatma ve durdurma frekanslarını tanımlayın.

Güç seviyesi: VNA'nın çıkış gücünü amplifikatörün doğrusal çalışma aralığında ayarlayın (doygunluktan kaçınmak için) . Doğrusal giriş için amplifikatörün veri sayfasına bakın .

Ara frekans bant genişliği (BW ise): Ölçüm hızını ve gürültüyü dengelemek için ara frekans bant genişliğini seçin . Daha dar bir bant genişliği daha düşük gürültü ancak daha yavaş tarama hızı ile sonuçlanır; Daha geniş bir bant genişliği testi hızlandırır, ancak gürültü getirebilir .

Ölçülecek S parametreleri: İlgilenilen parametreleri seçin (S₁₁, S₂₁, S₁₂, S₂₂) .

5: Ölçümü gerçekleştirin ve verileri kaydedin

Taramayı başlatın: . VNA'nın frekans taramasını başlatın

Sonuçları görselleştirin: VNA, S-parametrelerini . frekansıyla değişen genlik (DB) ve faz (dereceler) şeklinde görüntülenecektir.

Verileri kaydedin ve analiz edin: sonraki işlem için verileri (E . g {., CSV veya Touchstone formatında) dışa aktarın (stabilite analizi ve kazanç hesaplaması gibi) .

 

IV . Temel Hususlar

Güç kullanma özelliği: Amplifikatörün maksimum giriş/çıkış gücü derecesini asla aşma, çünkü bu cihaza veya VNA'ya zarar verebilir .

İstikrar: Yüksek kazançlı amplifikatörler için, test kurulumunun (kablolar ve yükler dahil) olumlu geri bildirim getirmediğinden emin olun, bu da salınıma neden olabilir ve ölçümü geçersiz kılabilir .

Kalibrasyon frekansı kapsamı: Tüm frekans noktalarında ölçüm doğruluğunu sağlamak için VNA'yı sadece bir kısmı değil, tüm frekans aralığında kalibre edin .

 

Yukarıdaki adımları izleyerek, RF amplifikatörünün S-parametreleri, kablosuz iletişim, radar ve uydu sistemleri . gibi uygulamalar için önemli performans referansları sağlayarak doğru bir şekilde karakterize edilebilir.