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关于非50欧系统阻抗的S参数测试

mwrfnet 来源:微波射频网 作者:微波射频网 2021-02-20 16:11 次阅读

1. S参数依赖于系统阻抗

S参数的定义需要约定一个系统阻抗。同一个微波电路,在不同系统阻抗下的S参数是不同的。例如,50欧电阻在50欧系统阻抗下的S11为零,是没有反射的匹配状态;但50欧电阻在75欧系统阻抗下的S11不为零,是有反射的不匹配状态。对于单端口待测件,反射系数 Γ 可由负载阻抗 Zl、系统阻抗 Z0进行计算

由公式计算可知,50欧电阻在75欧系统阻抗下的反射系数线性值为-0.2,对数值约为-14dB。

目前射频微波领域应用最为广泛的系统阻抗为50欧,但也使用一些其他的系统阻抗。例如,在广播电视领域广泛应用75欧系统阻抗;USB标准中使用85欧和90欧的差分阻抗,对应的单端阻抗为42.5欧和45欧。矢量网络分析仪的端口阻抗为50欧,应该如何测量非50欧系统阻抗的S参数呢?

2. 阻抗转换器

为了使用50欧端口阻抗的矢量网络分析仪测试75欧系统阻抗的待测件,可以使用阻抗转换器将矢网的端口阻抗转换为75欧。阻抗转换器是一个L型的匹配网络,它使得从75欧端口看去,原50欧阻抗变为了75欧,不存在反射;同样从从50欧端口看去,原75欧阻抗也变为了50欧。

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图1. L型阻抗转换器(Z1>Z2)

L型的阻抗转换器需要实现从两个方向看去都是无反射的状态,需要满足

1). R2和Z2并联,再与R1串联后的阻抗等于Z1

2). Z1和R1串联,再与R2并联后的阻抗等于Z2

当Z1=75欧,Z2=50欧时,R1=43.3欧,R2=86.6欧。整个阻抗转换器的损耗约为5.7dB。

使用50至75阻抗转换器测量非50欧系统阻抗的待测件还是具有以下的缺点:

1). 阻抗转换器为额外的硬件,没有数学转换方便;

2). 测试系统还需要75欧的校准件和测试线缆;

3). 阻抗转换器具有损耗,会降低矢网的性能;

4). 只能覆盖一种特定系统阻抗,难以推广至任意的系统阻抗。

3. 使用数学方法进行系统阻抗的转换

如果可以使用数学算法进行系统阻抗的转换,测量非50欧系统阻抗的待测件就会方便很多。我们可以测量此待测件在50欧系统阻抗下的S参数,再通过数学方法变为任意其他系统阻抗下的S参数。

S参数矩阵在不同系统阻抗之间转换没有简单的数学公式可以实现。为了简化对此问题的理解,我们可以借助Z参数矩阵(即阻抗参数)来理解。阻抗参数可以不依赖系统阻抗,称为阻抗参数[Z];也可以按照系统阻抗进行归一化,称为归一化的阻抗参数3f98aca8-71ba-11eb-8b86-12bb97331649.jpg。如果各端口的系统阻抗均为Z0,则

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可见Z参数不依赖于系统阻抗,Z参数按某一系统阻抗归一化的公式很简单。归一化Z参数在不同系统阻抗之间切换也非常的简易。同时按某一系统阻抗归一化的Z参数3f98aca8-71ba-11eb-8b86-12bb97331649.jpg与此系统阻抗下的S参数[S]之间可以通过公式进行转换。

40557e8c-71ba-11eb-8b86-12bb97331649.jpg

因此,我们可以按此步骤理解在数学上如何实现S参数在不同系统阻抗之间转换。

1). 首先将50欧系统阻抗(记为Z0)的S参数转换为50欧归一化的Z参数;

40c3a97a-71ba-11eb-8b86-12bb97331649.jpg

2). 将按50欧归一化的Z参数转换为不归一化的Z参数;

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3). 将Z参数按其他系统阻抗Z0'归一化,归一化后记为418bf970-71ba-11eb-8b86-12bb97331649.jpg

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4). 将按系统阻抗Z0'归一化的Z参数418bf970-71ba-11eb-8b86-12bb97331649.jpg转换为S参数[S']。

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4. 矢网实测结果

将S参数在不同系统阻抗之间转换的数学计算非常复杂,但其实际操作却非常简单。矢量网络分析仪支持修改系统阻抗,这样就可以显示任意系统阻抗的S参数。

首先,矢网测量得到50欧系统阻抗下的S参数。下图为50欧双阴直通的测试结果,S11约为-35dB,S21约为-0.01dB。

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图2. 50欧系统阻抗时的测试结果

然后,在矢网的设置中修改系统阻抗。

最后,修改系统阻抗后S参数曲线数值会发生变化,得到其他非50欧系统阻抗的S参数。从下图中可以看出,当系统阻抗修改为75欧后,Z参数不变,而S参数发生变化。S11由-35dB变为约-13.5dB,S21由-0.01dB变为约-0.2dB。S11变化后的结果与理论计算的50欧负载在75欧系统中的反射系数一致。S21的变化则是由于有轻微的反射导致的传输系数下降。

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图4. 75欧系统阻抗时的测试结果

原文标题:非50欧系统阻抗的S参数测试

文章出处:【微信公众号:微波射频网】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

责任编辑:haq

原文标题:非50欧系统阻抗的S参数测试

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    MAX17691A/MAX17691B隔离式反激转换器是一款高效无光集成式nMOSFET反激转换器,采用固定频率峰值电流模式控制。该器件在集成nMOSFET关断时间期间直接从一次侧反激波形中感测隔离式输出电压。无需二次侧误差放大器和光耦合器即可提供精确、隔离、稳压的输出电压,从而节省高达20% PCB空间(传统反激式转换器所需空间)。 MAX17691A/B具有低R DS(ON)值、76V、170mΩ集成nMOSFET一次开关,设计用于在4.2V至60V宽电源电压范围内工作。该器件的开关频率可设定为100kHz至350kHz。EN/UVLO支持用户在理想的输入电压情况下精确地开/关电源转换器。使用OVI引脚可实现输入过压保护(仅限MAX17691A)。软启动可限制启动时的浪涌电流。MAX17691A/B支持外部时钟同步,避免在具有多个转换器的系统中的输入总线上出现低频“波动”。该器件还具有可编程频率抖动,用于低EMI展频工作。 MAX17691A/B可对输出整流器二极管正向压降的变化进行温度补偿。MAX17691A具有内部补偿环路稳定性,而MAX17691B则具有外部环路补偿灵活性。MAX17691A/B具有强大的断...
    发表于 10-28 09:55 86次 阅读
    MAX17691AATC+ Maxim Integrated MAX17691 AMAX17691B 隔离式反激转换器

    MAX20006EAFOB/VY+ Maxim Integrated MAX2000xE汽车用降压转换器

    Integrated MAX2000xE汽车用降压转换器集成了高侧和低侧MOSFET。MAX2000xE可提供高达8A电流,输入电压范围为3.5V至36V,空载时静态电流仅为15µA。通过观察RESET信号,用户可以监控电压质量。掉电情况下,MAX2000xE转换器以98%占空比运行,保持正常工作。得益于以上特性,MAX2000xE汽车用降压转换器非常适合用于汽车应用。 Maxim MAX2000xE汽车用降压转换器提供5V、3.9V或3.3V固定输出电压,器件内部具有补偿功能,可实现出色的瞬态响应。开关频率选项为400kHz或2.1MHz。该器件具有15μA超低静态电流,可提供强制固定频率模式和跳跃模式。通过引脚可选 (SSEN) 扩频协助设计人员进行EMC管理。 MAX20004E/MAX20006E/MAX20008E采用小型3.5mm x 3.75mm 17引脚FC2QFN封装,仅需极少外部元件。 特性 多功能、小尺寸 VIN工作范围:3V至36V 跳跃模式下的静态电流为15µA 同步直流-直流转换器,具有集成式FET 开关频率:400kHz至2.1MHz ...
    发表于 10-21 10:58 376次 阅读
    MAX20006EAFOB/VY+ Maxim Integrated MAX2000xE汽车用降压转换器

    FLC01 FLC01消防打火机电路

    容放电点火操作专用晶闸管结构 高脉冲电流能力: 190甲在t P = 10微秒 快速开启操作 设计用于高环境温度(高达120℃) 优势 节省空间由于单片功能集成 高可靠性与平面技术 在FLC01系列已为电容放电操作特别开发的。的主要应用是气体打火机或点火器如炊具/燃气锅炉/灶具...
    发表于 05-20 12:05 180次 阅读

    LV5686PVC 线性稳压器 3通道 带6个高侧开关

    PVC是用于汽车音响系统的多电压调节器。该IC具有3个稳压器,5V输出用于微控制器,9.85V输出用于照明,9V输出用于音频控制,6个高端开关。关于保护电路,它具有过流保护,过压保护和热关断功能。该IC最适用于汽车音响系统。 特性 3系统稳压器: VDD(MCU)照明音频 6个高侧开关 过流保护 BATT。检测:欠压1(
    发表于 07-30 05:02 643次 阅读

    FDMF2011 高性能100V智能功率级模块

    11 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-30 05:02 149次 阅读

    MC33375 LDO稳压器 300 mA 高PSRR 带开/关控制

    5系列是微功率低压差(LDO)线性稳压器,提供各种输出电压以及封装,SOT-223和SOP-8表面贴装封装。这些器件具有极低的静态电流,能够提供高达300mA的输出电流。输出端存在短路,内部热关断电路提供内部电流和热限制保护。 MC33375有一个控制引脚,允许逻辑电平信号关闭或转向 - 关于稳压器输出。 由于低输入至输出电压差和偏置电流规格,这些器件非常适用于电池供电的计算机,消费类和工业设备,其中延长了有用的电池寿命理想。 特性 低静态电流(OFF模式下为0.3 mA; ON模式下为125 mA) I O = 10 mA时输入至输出电压差为25 mV,I O时为260 mV = 300 mA 极其严格的线路和负载调节 稳定,输出电容仅为0.3 2.5 m输出电压3 mF 内部电流和热限制 逻辑电平开/关控制 应用 终端产品 电池供电的消费类产品 HandHeld Instruments 可携式摄像机和相机 摄像机和相机 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 05:02 510次 阅读
    MC33375 LDO稳压器 300 mA 高PSRR 带开/关控制

    FAN48617 固定输出同步TinyBoost®稳压器

    17 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-30 05:02 294次 阅读

    NCP1594A 同步DC-DC降压转换器 集成 2.9至5.5 V 4A 开关频率高达2 MHz

    4A提供了极大的灵活性,可以进行设计优化。该部件能够优化尺寸与效率之间的权衡和可调节性,以满足各种POL应用。可调功能包括软启动时序,开关频率,输出电压和工作模式(固定CCM模式或DCM / CCM操作)。附加功能包括REFIN输入,允许使用外部参考,可用于DDR终端应用。可通过两个输入选择九个输出电压,或者可通过两个外部电阻在外部调节该部件.NCP1594A具有过流,欠压和热故障保护功能。该部件在-40C至85C之间完全指定。 特性 优势 2.9 V至5.5V的操作 允许从3.3V或5V总线轨操作 可调频率从500 kHz到2 MHz 优化总体规模与效率的权衡 9固定输出电压或外部可调低至0.6V 节省外部电阻和/或提供设计灵活性 欠压,过流和过温保护 保护IC免受故障 可调节软启动 设置受控输出斜坡上升时间 安全启动到prebias输出 防止来自输出电容器的反向电流 外部参考输入 允许更改输出并可用于DDR终止应用程序 逐周期过流 防止过流情况 可调开关频率从500kHz到2MHz 在规模和效率方面优化设计 REFIN输入 允许在...
    发表于 07-30 04:02 322次 阅读

    LV52117QA 用于LCD面板的双输出DC-DC转换器

    7是一款高电流双输出DC-DC转换器,可产生正电压和负电压。 LV52117特别适用于LCD显示器等电源应用。 特性 集成1.5MHz同步升压和逆变器转换器 2.75V至4.6V输入电压范围 4.6V至5.8V可调正输出(VDCO1) -5.8V至-4.6V可调负输出(VDCO2) 输出电流高达100mA 脉冲跳跃模式低负载条件 过流/短路保护 终端产品 液晶面板 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-30 00:02 371次 阅读

    LP2951_XFCS LDO稳压器 100 mA 带有错误标志输出

    _XFCS 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-29 23:02 133次 阅读

    KA78R LDO稳压器 1 A 5至15V 带固定输出

    XC是一款适用于各种电子设备的低压差稳压器。它提供带有TO-220-4引线全模封装的恒压电源。在满额定电流(1A)下,KA78RXXC的压差低于0.5V。该稳压器具有各种功能,如峰值电流保护,热关断,过压保护和输出禁用功能。 特性 1A / 3.3V,5V,8V,9V ,12V,15V输出低压差稳压器 TO-220全模封装(4pin) 过流保护,热关机 过压保护,短路保护 带输出禁用功能 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 23:02 352次 阅读

    NCV8537 LDO稳压器 500 mA 低压差

    7是一款高性能低压差线性稳压器。该器件基于流行的NCV8535,保留了其前代产品的所有最佳功能,包括高精度,出色的稳定性,低噪声性能和反向偏置保护,但现在包含一个电源良好输出信号,可以监控电源系统。 NCV8537完全符合AECQ100和PPAP标准。该器件的工作温度范围为-40℃至125℃,可提供固定或可调输出,采用10引脚3x3 mm DFN封装。 特性 优势 线路和负载高精度输出差异 多种应用的多功能解决方案 工作温度范围:-40C至125C 适用于汽车应用 低噪声(33 Vrms w / 10 nF Cnr和52 Vrms w / out Cnr) 非常受音频和娱乐系统欢迎 电源良好输出可用 自我监控调节器在哪里指定限制。 M最大电压输入16V,输入工作电压范围2.9 V至12 V. 性能稳定 符合AECQ100和PPAP 适用于汽车应用 应用 终端产品 网络系统,DSL /电缆调制解调器 汽车应用音频系统 导航系统 PCMCIA卡 手机 Camcoders and Cameras Cable SetTop Box MP3 / CD播放器 远程信息处理 导航系统 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 23:02 205次 阅读

    NCV8518C LDO稳压器 200 mA 看门狗唤醒 复位和使能

    8C器件是一款精密微功率稳压器。它具有5.0 V的固定输出电压,可在±2%范围内调节。它适用于所有汽车环境,并包含控制微处理器所需的所有功能。该器件具有低压差和低静态电流。它包括看门狗定时器,可调复位,唤醒和使能功能。该器件还包括安全功能,如热关断和短路保护。它能够处理高达45 V的瞬变。 特性 输出电压选项:5.0 V 输出电压精度:±2% 输出电流高达250 mA 低压差 70μA的低静态电流 低睡眠模式电流小于1.0μA 微功率兼容控制功能: - ENABLE - 看门狗 - 重置 - 唤醒 保护功能: - 热关断 - 电流限制 AEC-Q100 1级合格且PPAP能力 应用 终端产品 车身和底盘 仪器和集群 发动机控制单元 汽车 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 23:02 164次 阅读
    NCV8518C LDO稳压器 200 mA 看门狗唤醒 复位和使能

    NCV8535 LDO稳压器 500 mA 低Iq 超高精度 带使能

    5低静态电流低压降(LDO)线性稳压器是一款高性能LDO稳压器。它具有+/- 0.9%的线路和负载精度以及超低静态电流和噪声,涵盖了当今消费类电子产品所需的所有必要功能。这种独特的器件保证在没有最小负载电流要求的情况下保持稳定,并且对于任何类型的小至1.0 uF的电容器都是稳定的。 NCV8535还配备了感应和降噪引脚,以提高设备的整体实用性。 NCV8535提供反向偏压保护。 特性 线路和负载的高精度(25℃时+/- 0.9%) 满载时的超低压降(典型值260 mV) 稳定性无最小输出电流 低噪声(31 uVrms) w / 10 nF Cnr和51 uVrms w / out Cnr) 低关断电流(0.07 uA) 反向偏向保护 2.6 V至12 V电源范围 热关断保护 目前的限制 仅需1.0 uF输出电容以确保稳定性 使用任何类型的电容器(包括MLCC)均可稳定 提供1.5 V,1.8 V,1.9V,2.5 V,2.8 V,2.85 V,3.0 V,3.3 V,3.5V,5.0 V和可调输出电压 应用 终端产品 汽车音响和信息娱乐 汽车配件 汽车仪表盘 汽车相机显示器 汽车仪表板电子产品 汽车 工业 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 22:02 232次 阅读

    MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极

    0 / MC78M00A正线性稳压器与流行的MC7800系列器件完全相同,只是它的输出电流仅为输出电流的一半。与MC7800器件一样,MC78M00三端稳压器用于本地卡上电压调节。 内部通道晶体管的内部限流,热关断电路和安全区域补偿相结合,使这些线性稳压器在大多数工作条件下都非常坚固。具有足够散热的最大输出电流为500 mA。 规格:
    发表于 07-29 21:02 773次 阅读
    MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极

    LV5749NV 降压稳压器 开关 1通道

    NV是单通道降压型开关稳压器。 特性 与负载无关的软启动电路 ON / OFF功能 集成脉冲脉冲过流保护 电流模式控制 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-29 19:02 251次 阅读

    NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

    9 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-29 17:02 440次 阅读

    NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

    1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-29 16:02 345次 阅读