Medición del parámetro S de un divisor de 3 puertos

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Estoy buscando posibles formas de medir los parámetros s de un divisor de potencia de 3 puertos (1 entrada y 2 salidas). Es similar en concepto a un wilkinson, pero también proporciona coincidencia y ninguno de los puertos es de 50 ohmios. Una red de coincidencia paralela probablemente sería lo correcto. Las mediciones se tomarán en la oblea, de 1-60 GHz.

Hay tres opciones que conozco. Uno es terminar uno de los puertos con 50ohms y tomar mediciones de 2 puertos. La segunda opción es tomar una medición de 3 puertos. Dado que las salidas son simétricas y no existe un modo impar, la tercera opción sería acortar las salidas para crear un puerto de 2 puertos.

El problema es que las dos trazas de salida son aproximadamente de 10 a 20 veces el ancho de una línea de 50 ohmios, con un espaciado cercano al mínimo permitido. Si me conecto a los puertos de salida con una línea ancha o ahusada, tendré errores de modificación y acoplamiento. Si me conecto a ellos con una línea de 50 ohmios, obtendré errores debido al gran paso de ancho.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Estoy considerando colocar dos divisores idénticos espalda con espalda y tomar una medición de 2 puertos. Las salidas de cada divisor simplemente se acortarán juntas, resolviendo el problema de la línea ancha. He hecho esto en el pasado con langes, desfasadores y otras estructuras, pero nunca intenté extraer los parámetros de una estructura.

simular este circuito

Siento que hay una manera de extraer los parámetros s de 3 puertos de la medición de 2 puertos, ya que las estructuras son simétricas y de espejo. He encontrado un montón de documentos que hacen referencia a la información de las mediciones de espalda con espalda, pero no puedo encontrar ninguno que trate de concebir en una sola estructura.

¿Se pueden extraer los parámetros s de 3 puertos de mi medición de 2 puertos? Puede que no sea posible crear una matriz completa de 3 puertos, pero ¿qué parámetros s podrían extraerse?

    
pregunta curtis

2 respuestas

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Hay tres opciones que conozco. Uno es terminar uno de los puertos con 50ohms y tomar mediciones de 2 puertos.

Creo que reducirá las matemáticas involucradas si terminas cada puerto con una carga que coincida con su impedancia de salida. Por ejemplo, si termina el puerto 2 con una carga coincidente de Z 2 , luego mide los parámetros S entre los puertos 1 y 3 con un analizador de red de 2 puertos, obtendrá la S correcta 13 y S 31 porque no habrá ninguna señal entrante al puerto 2.

Lamentablemente, no es probable que puedas realizar una carga perfectamente combinada para el puerto 2 sin algo como resistencias con recorte láser.

  

La segunda opción es tomar una medición de 3 puertos.

Si tiene el equipo para realizar una medición de 3 puertos, eso parece ser la forma más sencilla de resolver esto.

  

El problema es que las dos trazas de salida son aproximadamente de 10 a 20 veces el ancho de una línea de 50 ohmios, con un espaciado cercano al mínimo permitido. Si me conecto a los puertos de salida con una línea ancha o ahusada, tendré errores de modificación y acoplamiento. Si me conecto a ellos con una línea de 50 ohmios, obtendré errores debido al gran paso de ancho.

Si puede, le sugeriría que use líneas que coincidan con los puertos de salida del dispositivo para conectarse a los parches de la sonda. Luego, calibrará su analizador de red (VNA) en los planos de referencia de la sonda. El VNA habrá incorporado la capacidad de transformar las impedancias del puerto, lo que tendrá en cuenta las calibraciones y lo hará como si hubiera medido con un VNA con las impedancias del puerto deseadas.

  

Estoy considerando colocar dos divisores idénticos espalda con espalda y tomar una medición de 2 puertos.

No creo que esto sea efectivo si se hace de la manera que lo muestra en su dibujo. Tendrá problemas si no puede igualar perfectamente el retardo de fase en las líneas que conectan el puerto 2 y el puerto 3, por ejemplo.

Mejor sería, por ejemplo, terminar el puerto 2 en cada uno de los dispositivos y conectar el puerto 3. Y mida los parámetros de 2 puertos entre el puerto 1. Luego obtendrá una medida de \ $ S_ {31} S_ {13} \ $ a partir de la cual puede estimar el \ $ S_ {31} \ $ real al asumir que los dos dispositivos son idénticos. De nuevo, las imperfecciones en la coincidencia de la terminación del puerto 2 contribuirán con errores.

    
respondido por el The Photon
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No parece haber un método analítico preciso para extraer los parámetros s de 3 puertos de cada estructura individual de una medición de 2 puertos de espalda a espalda. Encontré ejemplos usando los parámetros T o ABCD, pero cada método tiene limitaciones inaceptables. El principal problema es que no hay una solución única. En otras palabras, hay varios conjuntos de parámetros de 3 puertos, que cuando están en cascada, coinciden con los parámetros s de 2 puertos medidos. Se debe agregar información específica sobre la estructura para limitar el número de variables y disminuir el número de soluciones no deseadas.

El mejor método que he encontrado utiliza la optimización. Se explica en un documento técnico de Agilent llamado "Dividir el parámetro S en dos mitades iguales utilizando técnicas de optimización", escrito por Sanjeev Gupta.

Este artículo tiene un enlace al documento técnico, un ejemplo de proyecto ADS y otra información.

enlace

Colocan dos bloques de datos de parámetros s idénticos y los optimizan contra los datos medidos. La información específica de la estructura se puede agregar fácilmente como límites u objetivos de optimización. Se puede ampliar para extraer más de 3 puertos. Los resultados esperados, posiblemente de una simulación de EM también podrían agregarse para guiar la optimización a la solución correcta.

    
respondido por el curtis

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