כיצד לבדוק את הפרמטרים S עבור מגבר RF?

 

בדיקת פרמטרים S של מגבר RF היא תהליך ליבה לאפיון ביצועיו, מכיוון שהוא יכול לשקף באופן מלא מחווני מפתח כמו מאפייני התאמת הקלט של מגבר, להשיג ביצועים, בידוד ויציבות בטווח התדרים ההפעלה {}} הבאים הם מדריך פרוצדלי מפורט למבחן זה, כולל שיקולי מפתח {{3}

 

I . ליבת פרמטרים לבדיקה לבדיקה למגברי RF

עבור מגבר RF של שתי יציאות, פרמטרים S שצריך להתמקד בהם כוללים:

S₁₁ (מקדם השתקפות קלט): מציין את מידת ההתאמה בין המגבר לבין עכבת המקור (בדרך כלל 50Ω);

S₂₁ (מקדם שידור קדימה): מייצג את הרווח של המגבר, i . e ., היחס בין כוח הפלט לכוח הזנת;

S₁₂ (מקדם שידור הפוך): משקף את הבידוד, שהוא כמות האות שדלפת מקצה הפלט לקצה הקלט;

S₂₂ (מקדם השתקפות פלט): מציג את התואר ההתאמה בין המגבר לבין עכבת העומס (בדרך כלל 50Ω) .

 

II . ציוד ואביזרי בדיקה נדרשים

כדי למדוד במדויק פרמטרים S, יש צורך בציוד הבא:

מנתח רשת וקטור (VNA): מכשיר הליבה, המשמש לייצור אותות RF בתדר סחוף, מודד את המשרעת והשלב של אותות משתקפים/מועברים, וחישוב פרמטרים S .

ערכת כיול: בדרך כלל ערכת SOLT (קצרה, פתוחה, עומס, דרך), המשמשת לכיול ה- VNA ולבטל שגיאות הנגרמות על ידי כבלים, מחברים וגופי בדיקה .

כבלים ומחברים RF: כבלים קואקסיאליים באיכות נמוכה ואיכותית שלהם עכבה חייבת להתאים למערכת (התקן הוא 50Ω) כדי להפחית את אובדן האות וההשתקפות .

הטיה טי (אופציונלי): רכיב פסיבי המשמש לשילוב הטיה של DC (להפעלת המגבר) עם אותות RF, ומבטיח ש- DC לא יזין את יציאות ה- RF של ה- VNA .

מחלף (אופציונלי): אם עוצמת הפלט של המגבר גבוהה, ניתן להתקין מחלקה קבועה ביציאת הפלט כדי להגן על מקלט ה- VNA מפני עומס יתר .

טען (אופציונלי): עומס סיום 50Ω, המשמש לבדיקת יציבות או אימות התאמת פלט .

 

III . נוהל מבחן שלב אחר שלב

1: הכן את המגבר וסביבת הבדיקה

הבהירו את מפרטי המגבר: טווח תדרים ההפעלה שלו, מגבלות כוח קלט/פלט, דרישות הטיה של DC (מתח/זרם) וטווח ליניארי (כדי להימנע מכניסה לרוויה במהלך הבדיקה) .

הפעלת המגבר: השתמש באספקת חשמל DC יציבה כדי לספק את מתח ההטיה הנדרש/זרם .

2: כיול מנתח רשת וקטור (VNA)

כיול הוא קריטי לביטול שגיאות שיטתיות במערכת הבדיקה .

חבר את ערכת הכיול ל- VNA: השתמש בכבלי RF באובדן נמוך כדי לחבר תקני כיול (קצר, פתוח, עומס, דרך) ליציאות הבדיקה של ה- VNA (יציאה 1 ויציאה 2) .

הגדר את תוכנית כיול ה- VNA: בחר את סוג הכיול (E . g ., סולט) וטווח התדרים (התאמת טווח ההפעלה של המגבר) .

אמת את תוצאות הכיול: לאחר הכיול, בדוק אם מדידות ה- VNA של התקנים קרובים לערכים אידיאליים .

3: חבר את מגבר ה- RF למערכת הבדיקה

לאחר הכיול, חבר את המגבר ל- VNA דרך יציאות הבדיקה המכוילות:

חיבור קלט: חבר את יציאת VNA 1 לקצה הקלט של המגבר באמצעות טי הטיה וכבל RF עם אובדן נמוך . טי ההטיה מזריק כוח DC לקצה הקלט של המגבר תוך העברת אות ה- RF מ- VNA.

חיבור פלט: חבר את קצה הפלט של המגבר ליציאת VNA 2 דרך כבל RF אחר . אם כוח הפלט של המגבר עולה על כוח הקלט המרבי של ה- VNA, הכנס מכה קבוע בין קצה הפלט של המגבר ליציאה 2 כדי להגן על ה- VNA.

אבטח את החיבורים: ודא שכל המחברים מתהדקים כראוי (יש להדק את מחברי הדיוק באמצעות מפתח ברגים ייעודי) כדי למנוע מגע או השתקפות לקויה .

4: הגדר את התצורה של ה- VNA למדידה

הגדר את ה- VNA כדי למקד לפרמטרי המפתח של המגבר:

טווח תדרים: הגדר את תדרי ההתחלה והפסקת כדי לכסות את פס התדרים ההפעלה של המגבר .

רמת חשמל: הגדר את כוח הפלט של ה- VNA בטווח ההפעלה הליניארי של המגבר (כדי למנוע רוויה) . עיין בגליון הנתונים של המגבר עבור טווח הכוח הקלט הליניארי שלו.

רוחב פס תדר ביניים (אם BW): בחר את רוחב הפס של תדר ביניים כדי לאזן את מהירות המדידה ורעש . רוחב פס צר יותר מביא לרעש נמוך יותר אך מהירות סריקה איטית יותר; רוחב פס רחב יותר מזרז את הבדיקה אך עשוי להציג רעש .

פרמטרים S שיש למדוד: בחר את הפרמטרים המעניינים (S₁₁, S₂₁, S₁₂, S₂₂) .

5: בצע את נתוני המדידה וההקלטה

התחל את הסריקה: התחל את סריקת התדרים של ה- VNA .

דמיינו את התוצאות: ה- VNA יציג את הפרמטרים S בצורה של משרעת (DB) ושלב (מעלות) משתנים בתדר .

שמור וניתוח של הנתונים: ייצא את הנתונים (E . g ., בפורמט CSV או Touchstone) לעיבוד עוקב (כגון ניתוח יציבות וחישוב שטוחות) {}}

 

IV . שיקולי מפתח

יכולת טיפול בחשמל: לעולם אל תעלה על דירוג ההספק הקלט/פלט המרבי של המגבר, מכיוון שזה עלול לפגוע במכשיר או ב- VNA .

יַצִיבוּת: למגברים בעלי רווח גבוה, וודא כי הגדרת הבדיקה (כולל כבלים ועומסים) אינה מציגה משוב חיובי, מה שעלול לגרום לתנודה ולבטל את המדידה .

כיסוי תדר כיול: כיול ה- VNA על כל טווח התדרים של העניין, ולא רק חלק ממנו, כדי להבטיח דיוק מדידה בכל נקודות התדר .

 

על ידי ביצוע הצעדים לעיל, ניתן לאפיין במדויק את הפרמטרים S של מגבר ה- RF, ומספקים הפניות לביצועים מרכזיים ליישומים כמו תקשורת אלחוטית, מכ"ם ומערכות לוויין {}}