晶体管S参数重要性 晶体管有哪些重要指标

晶体管 S 参数重要性

微波晶体管按功能分类可分为微波低噪声晶体管和微波大功率晶体管，低噪声晶体管和大功率晶体管被用于设计低噪声放大器和功率放大器。正常情况下晶体管厂家会在晶体管的使用手册上给出相应的 S参数和推荐电路，微波设计人员根据厂家提供的阻抗值设计微波晶体管的输入和输出匹配电路。

如果S参数不准确就不能精准设计电路，例如|S21|2代表的功率增益测试数据计算偏小1dBm，将导致总体设计输出功率偏大1dBm，和射频模块设计达不到指标。所以准确测量晶体管S参数非常重要。

晶体管输出端接匹配负载时的S参数:S12为反向传输系数，也就是隔离度;S21为正向传输系数也就是增益;S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗;S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。

晶体管有哪些重要指标

功率增益

|S21|2代表的功率增益，因此晶体管的功率增益跟S21参数有很大的关系。功率增益小，该晶体管则不适合做功率放大设计，需要选S21增益大的晶体管。

端口驻波比

驻波比=波腹电压/波节电压，而这两个电压跟反射系数有关系，反射系数跟S11和S22有直接关系，因此其本质还是S参数的影响。失网能直接测出晶体管端口的驻波比，设计的晶体管应尽量减小驻波比，通常情况下驻波比要小于1.5。

反射损耗

反射损耗又称回波损耗，实际就是S11。晶体管与后端负载的阻抗不匹配所产生的反射。反射损耗越小，才是一个好的晶体管设计。

微波晶体管输入/输出阻抗参数

晶体管的输入输出阻抗匹配至关重要。若输入阻抗参数不匹配50Ω，使得进入的信号就小，将导致输出肯定偏小;若输出阻抗参数不匹配50Ω，微波信号将很大的能量反射回去，导致输出信号还是很小。所以输入输出都需要测阻抗参数进行50Ω匹配。

噪声参数

除去晶体管本身的最小噪声系数外，很大程度需要看晶体管的输入源和输出信号反射系数。

带宽

跟据晶体管的S参数，来选择合适的晶体管类型设计宽带放大器，带宽设计，例如双极晶体管S21随频率升高而下降快，而MESFET在一定频率变化较小，所以MESFET晶体管更利于宽带设计。

失网能否测试这些重要参数

失网整体原理框架

矢量网络分析仪的基本原理:以三通道二端口矢量网络分析仪为例，内部组成:主要是由一个信号源，3 个定向耦合器，一个转换开关和其它一些设备(如 幅相接收机、微处理器、存储器和显示器等)组成。如下面的硬件结构框图所示。

如何测出相应参数

信号源产生相应频率范围内的激励信号，输出后通过功分器将信号均分为两路，一路直接到达R接收机，经过测试R接收机得到输入信号的相关幅值相位， 另一路信号经过转换开关在通过被测件后再通过转换开关与匹配负载相连。激励信号输入到被测件后会产生反射，被测件端口反射信号与输入激励信号在相同物理路径上传播，定向耦合器负责把同个物理路径上相反方向传播的信号进行分离，提取的反射信号信息进入A接收机。

最后得到的比值A/R即为被测试件端口反射特性。被测件输出信号进入网络分析仪B接收机，B接收机测试得到被测件输出信号信息。最后得到比值 B/R即为被测试件正向传输特性。将这些信号通过幅相接收机送入微处理器中，经过一系列处理后，就可以把该端口的S参数、反射损耗、驻波比、幅度、相位、群延时、阻抗、增益、增益压缩点等数据准确显示在屏幕上。

Keysight E5061B 测试这些指标的优势

测试数据准确性

系统误差是最主要的测量误差来源，必须通过专门的校准技术消除。在网络分析仪中系统误差主要包括:由定向耦合器有限方向性造成的方向性误差，阻抗匹配不理想造成的失配误差，与频率变化相关的跟踪误差以及测试通道中信号泄露造成的串扰误差。通过 SOLT、TRL、SMC、VMC等校准方法消除系统误差。本仪器还可以用电子校准件更方便快捷，并且可根据用户指定特性匹配电子校准件。

测试速度快

E5061B在9ms内扫描速度最高可达 201 个点，可以更高效快捷的测量产品数据，可提高用户筛选高品质产品能力，提高用户的实际产能。

测试带宽

E5061B测试带宽为5Hz-3GHz，能覆盖绝大部分的微波产品测量带宽需求，可用于民用通讯 4G、5G，也可用于通信系统、卫星导航、雷达制导等微波设计。

轨迹噪声低

E5061B的轨迹噪声能0.005dBrms，能保证测试信号的准确性，证明测试仪器对被测信号本身几乎没影响，能准确测出信号的 S 参数等指标。





审核编辑：刘清