Как да тествам S-параметри за RF усилвател?

 

Тестването на S-параметри на RF усилвател е основен процес за характеризиране на неговата производителност, тъй като може напълно да отразява ключовите индикатори, като например характеристиките на съвпадение на входния изход, ефективността на усилването, изолацията и стабилността в рамките на работна честотна диапазон. По -долу е подробно процедурно ръководство за този тест, включително ключови съображения и описания на необходимото оборудване.

 

I. Основни S-параметри, които ще бъдат тествани за RF усилватели

За двупортен RF усилвател, S-параметри, които трябва да бъдат фокусирани върху: включват:

S₁₁ (коефициент на отражение на входа): Показва степента на съвпадение между усилвателя и изходния импеданс (обикновено 50Ω);

S₂₁ (коефициент на предаване напред): Представлява усилването на усилвателя, т.е. съотношението на изходната мощност към входната мощност;

S₁₂ (коефициент на обратна предаване): Отразява изолацията, която е количеството на изтичане на сигнал от изходния край до входния край;

S₂₂ (коефициент на отражение на изхода): Показва съвпадащата степен между усилвателя и импеданса на натоварването (обикновено 50Ω).

 

II. Необходимо оборудване и тестови аксесоари

За точното измерване на S-параметри е необходимо следното оборудване:

Анализатор на векторна мрежа (VNA): Основният инструмент, използван за генериране на RF сигнали на Swept-честота, измерване на амплитудата и фазата на отразени/предавани сигнали и изчисляване на S-параметри.

Комплект за калибриране: Обикновено SOLT (къс, отворен, натоварване, Thru) комплект, използван за калибриране на VNA и елиминира грешките, причинени от кабели, конектори и тестови тела.

RF кабели и конектори: Коаксиални кабели с ниска загуба, висококачествени коаксиални кабели, чийто импеданс трябва да съответства на системата (стандартът е 50Ω), за да намали загубата и отражението на сигнала.

Bias Tee (незадължително): Пасивен компонент, използван за комбиниране на DC отклонение (за захранване на усилвателя) с RF сигнали, като се гарантира, че DC не въвежда RF портовете на VNA.

Атенюатор (незадължително): Ако изходната мощност на усилвателя е висока, на изходния порт може да бъде инсталиран фиксиран атенюатор, за да се защити приемникът на VNA от претоварване.

Зареждане (по избор): Натоварване за прекратяване на 50Ω, използвано за тестване на стабилност или проверка на съвпадение на изхода.

 

Iii. Стъпка по стъпка процедура за тестване

1: Подгответе усилвателя и тестовата среда

Изяснете спецификациите на усилвателя: неговият работен честотен диапазон, ограничения на входната/изходната мощност, изискванията за отклонение от постоянен ток (напрежение/ток) и линеен диапазон (за да се избегне навлизането на насищане по време на тестване).

Захранване на усилвателя: Използвайте стабилно захранване на постоянен ток, за да осигурите необходимото напрежение/ток на отклонение.

2: Калибрирайте векторния мрежов анализатор (VNA)

Калибрирането е от решаващо значение за премахване на систематичните грешки в тестовата система.

Свържете комплекта за калибриране към VNA: Използвайте RF кабели с ниска загуба, за да свържете стандартите за калибриране (къси, отворени, заредени, през) към тестовите портове на VNA (порт 1 и порт 2).

Настройте програмата за калибриране на VNA: Изберете типа калибриране (напр. SOLT) и честотен диапазон (съответстващ на работния диапазон на усилвателя).

Проверете резултатите от калибрирането: След калибриране проверете дали измерванията на VNA на стандартите са близки до идеалните стойности.

3: Свържете RF усилвателя към тестовата система

След калибриране свържете усилвателя към VNA чрез калибрираните тестови портове:

Входна връзка: Свържете VNA порт 1 към входния край на усилвателя чрез TEE на отклонение и RF кабел с ниска загуба. TEE на отклонение в инжектира DC във входния край на усилвателя, докато предава RF сигнала от VNA.

Изходна връзка: Свържете изходния край на усилвателя към VNA порт 2 чрез друг RF кабел. Ако изходната мощност на усилвателя надвишава максималната входна мощност на VNA, поставете фиксиран атенюатор между изходния край на усилвателя и порта 2, за да защитите VNA.

Закрепете връзките: Уверете се, че всички конектори са правилно затегнати (прецизните конектори трябва да бъдат затегнати със специален гаечен ключ), за да се избегне лош контакт или отражение.

4: Конфигурирайте VNA за измерване

Настройте VNA, за да се насочите към ключовите параметри на усилвателя:

Честотен диапазон: Определете честотите за стартиране и спиране, за да покриете лентата на работна честота на усилвателя.

Ниво на мощност: Задайте изходната мощност на VNA в линейния работен диапазон на усилвателя (за да се избегне насищане). Вижте информационния лист на усилвателя за неговия линеен диапазон на мощност на вход.

Междинна честотна честотна лента (ако BW): Изберете честотната честотна лента на междинната честота, за да балансирате скоростта и шума на измерването. По -тесната честотна лента води до по -нисък шум, но по -бавна скорост на сканиране; По -широката честотна лента ускорява тестовете, но може да въведе шум.

S-параметри, които трябва да бъдат измерени: Изберете параметрите на интерес (S₁₁, S₂₁, S₁₂, S₂₂).

5: Извършете данните за измерването и записите

Стартирайте сканирането: Инициирайте честотното сканиране на VNA.

Визуализирайте резултатите: VNA ще покаже S-параметри под формата на амплитуда (db) и фаза (градуси), вариращи с честота.

Запазете и анализирайте данните: Експортирайте данните (напр. Във формат на CSV или Touchstone) за последваща обработка (като анализ на стабилността и изчисляване на плоскостта на печалбата).

 

IV. Основни съображения

Възможност за обработка на мощност: Никога не надвишавайте максималния рейтинг на входна/изходна мощност на усилвателя, тъй като това може да повреди устройството или VNA.

Стабилност: За усилватели с висока печалба се уверете, че тестовата настройка (включително кабели и товари) не въвежда положителна обратна връзка, което може да причини трептене и обезсилване на измерването.

Покритие на честотата на калибриране: Калибрирайте VNA през целия честотен диапазон на интерес, а не само част от него, за да осигурите точността на измерване във всички точки на честотата.

 

Следвайки горните стъпки, S-параметри на RF усилвателя могат да бъдат точно характеризирани, предоставяйки ключови референции за производителност за приложения като безжична комуникация, радар и сателитни системи.