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矢量网络分析仪提供解决方案

时间:12-08 来源:新电子 点击:

特性以参数Sds21表示。然而由于非理想性将导致Scs21项的产生,也就是由端口1传入的信号,部分会转换成共模信号由端口2传出。负载端将会接收或反射这些共模或差模信号(图5)。

    在滤波器输出端产生二次反射后(并且共模信号经过模式转换后产生差模信号),这些反射信号将会干扰到传送的差模信号而影响滤波器的特性。由此可知,倘若无法将模式转换的影响降为0,则平衡式器件至少必须涉及到对于共模能够有好的匹配特性。而那些已经转换成一次共模信号并且维持共模类型的信号成分,并不会影响到传送信号的特性。但在端口1端接收到噪声时,这些信号会产生EMI。相反地,共模噪声会被接收并转成差模信号而降低噪声比(Signal to Noise)。

测量技术

    定义待测物的混模参数时需要测量仪器提供纯差模及纯共模的输入,再者,仪器的接收端必须分辨由待测物传回的差模及共模响应。因此,定义正确的参考平面与平衡式校正程序尤为重要。

    商业经济型网络分析仪并无法达到这些需求,因其测试端口为非平衡式且同一时间仅有一个测试端口输出。这些测量上的限制可通过使用平衡—不平衡转换器(baluns)来解决。图6以简易的平衡—不平衡转换器搭配矢量网络分析仪来针对双端口待测物作差模信号测量。当差模下的特性阻抗为ZD时,平衡—不平衡转换器的转换比nD为(公式3):

    然而,这种测量方式也存在一些缺点:

◆ 待测物S参数的定义是以待物平衡式端口为基准面,而校正平面在同轴端口,且测量结果包括待测物与平衡—不平衡转换器。假使平衡—不平衡转换器的特性并非理想加上额外的一些线长,将会严重影响到测量结果。由于平衡式校正标准不易定义,因此直接于平衡式端口作校正程序也不易实行。

◆ 在使用简易的4端口平衡—不平衡转换器时,共模下的负载阻抗为开路器件,由图5可知多次反射下将严重影响测量的准确性。这种情形可通过在平衡—不平衡转换器与待测物间的缠绕线圈中置放一中央阀连接一共模特性阻抗为Zc的器件至电线来解决(图6)。

◆ 无法测量到共模与模式转换特性。

◆ 平衡—不平衡转换器的带宽限制在1GHz左右。

   为了测量共模特性,可将共模转换器加入到图6电路中,如图7所示。

   共模转换器是连接在差模平衡—不平衡转换器的中央阀上,因此可采用单端式测试端口矢量网络分析仪分别测量差模与共模信号。然而平衡—不平衡转换器的非理想性与限制带宽的缺点依就无法解决。

   如前所提,以单端口特性描述待测物如同以混模特性描述,况且对于单端式多端口器件而言,测量仪器、配件、校正与测量技术是容易达到且定义的。

    当单端式参数得到后,可通过模型分解技术(Modal Decomposition Technique)得到混模参数,基本采用以下两种不同方式:

◆ 将单端式S参数转换成单端式Z参数,由于单端式与混模式电压与电流间为线性关系,可将单端式电压电流关系式U=ZxI替换为混模式电压电流,如此可得到混模Z参数,这些Z参数最后再转换为混模S参数。对于任意参考阻抗的单端口及平衡式端口而言,此项程序皆可适用。

◆ Bockelman及Eisenstadt研究出单端式与混模式S参数间的直接转换关系,然而关于测试端口的阻抗仍有一些限制,若不符合条件,则必须采用另外的二次正规化方式来解决。


 

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