消除测试设备对射频器件测量影响
,其中并不会出现完整的纹波周期。图3中所示的更低轨迹的表示了在采用APE之前,测试设备的一部分响应。上面的轨迹表明了在采用APE后的响应。损耗补偿可能以0dB误差为中心(棕色轨迹),或将纹波峰值保持在0dB以下(蓝色轨迹)。
图4表示了平衡到不平衡5.5GHz无线本地网(WLAN)滤波器测试到10GHz的响应。表示了在自动端口扩展工具栏内,测试设备之一的端口延迟和损耗项。该值由安捷伦PNA网络分析仪自动计算。下面的两个轨迹表示了没有端口扩展的DUT测量。没有端口扩展,测量包括了DUT和测试设备。失真响应是由于没有相位补偿(尤其重要的是对平衡端口),并没有对PCB上该传输线的损耗进行补偿。具有端口扩展,严重误差由于测试设备被去除,并为WLAN滤波器的实际性能提供了相当高的精度。
测试设备去嵌入是更为严格的建模技术。该过程一开始就建立DUT所使用的测试设备的模型。模型的精度直接影响去嵌入测量的精度。去嵌入被用于消除测试设备、适配器和探头的不良影响。替代简单地减去电长度和插入损耗,去嵌入使用经过建模的响应来作为频率的函数,并采用数学从测量中去除测试设备的影响。不同于端口扩展,去嵌入去除了同轴线到微带线过渡的失配影响。测试设备电路的S参数存储在一个.s2p文件格式中。
创建测试设备.s2p模型的最简单方式就是采用测量探头,其可以与该测试设备中传输线的DUT端点实现接口(图5)。这种情况下,用户在测试设备一侧实现了一个使用同轴标准的未知的通过校准,并使用了测试设备另一侧的探头阻抗标准基板(ISS)。测试设备的传输线是未知的路径。经过校准后,测试设备只被简单测量,并未移动探头或同轴线缆。测量过程对测试设备的每个部分反复进行,使用与第一个设备相同的校准。为了用探头来测量传输线端点,接地平面必须放在与测试探头的节距间有正确间距的测试设备上。
替代探测测试设备的方法就是使用一项技术,其实现了两个单端口校 校准。这项技术假设测试设备部分是可互换的(即,S21=S12),总是如此。第一个单端口校准是在同轴连接器的端点,采用同轴标准实现。第二个单端口校准是在放置DUT的地方,使用设施设备内部的校准标准。安捷伦PNA和ENA网络分析仪都提供了宏来提取测试设备部分的.s2p数据,其使用两套单端口校准数据。尽管这一方法具有优势,并不需要探针,但为了实现单端口测试设备内的校准,要求产生制作测试设备内的校准标准及其特性。
如果测试设备的直接测量是不切实际的,那么可以实现仿真来确定测试设备部分的S参数行为。对基于这一技术的精确数据而言,PCB材料良好的损耗模型和精确的轨迹尺寸是必需的。
测试设备去嵌入准确的反面是测试设备嵌入。如果网络可以从测量中精确减去,其可以很容易地被添加到测量中也是合理的。VNA在50欧姆单端环境中匹配来实现S参数。当测量设备不符合这一类别时,需要对该数据进行进一步处理。许多这些软件设备工具被内建到安捷伦科技的PNA和ENA矢量网络分析仪中。对于非50欧姆的设备,有可能重述S参数数据,以便它看起来像使用VNA阻抗测量DUT,而非50欧姆。也有可能嵌入虚拟阻抗匹配电路,这往往需要例如声表面波(SAW)滤波器等设备,而不必真向测试设备中增加电感和电容。可以对设备计算混合模式(微分,共同和交叉模式)S参数,至少有一个平衡端口。图6表示了部分常见的阻抗匹配网络内建到用于这一目的的VNA中。
对具有平衡端口的设备,4端口去嵌入允许测试端口之间的串扰仿真(图7)。尽管当使用同轴线缆时,串扰是微不足道的,但当测试设备或探头用于测量时有可能变得显著。使用两个二端口.s2p文件将比使用单一的四端口文件提供不同的测量结果,这是因为串扰项也不会包括在两端口文件内。
端口扩展及去嵌入是很重要的工具,应该被增加到每位工程师的测量工具包中,以获得最准确的结果。PNA的自动端口扩展功能通过所要求的测量利用指导用户凭借推断来安装。遇到实际情况,建议采用测试设备去嵌入来获得最准确的测量结果。PNA的校准向导很容易地采用一步步的引导过程实现了探针去嵌入完整的校准步骤。
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