Làm thế nào để kiểm tra các tham số S cho bộ khuếch đại RF?

 

Kiểm tra các tham số S của bộ khuếch đại RF là một quá trình cốt lõi để mô tả hiệu suất của nó, vì nó có thể phản ánh hoàn toàn các chỉ số chính như các đặc điểm khớp đầu vào của bộ khuếch đại, hiệu suất tăng, cách ly và ổn định trong phạm vi tần số hoạt động {{2}

 

I . Các tham số S Core sẽ được kiểm tra cho các bộ khuếch đại RF

Đối với bộ khuếch đại RF hai cổng, các tham số S cần tập trung vào bao gồm:

S₁₁ (Hệ số phản xạ đầu vào): Chỉ ra mức độ phù hợp giữa bộ khuếch đại và trở kháng nguồn (thường là 50Ω);

S₂₁ (Hệ số truyền chuyển tiếp): Đại diện cho mức tăng của bộ khuếch đại, i . e ., tỷ lệ công suất đầu ra so với công suất đầu vào;

S₁₂ (Hệ số truyền ngược): Phản ánh sự cô lập, đó là lượng tín hiệu rò rỉ từ đầu đầu ra đến đầu đầu vào;

S₂₂ (Hệ số phản xạ đầu ra): Hiển thị mức độ phù hợp giữa bộ khuếch đại và trở kháng tải (thường là 50Ω) .

 

Ii . Thiết bị và phụ kiện thử nghiệm cần thiết

Để đo chính xác các tham số S, các thiết bị sau đây là cần thiết:

Phân tích mạng Vector (VNA): Công cụ cốt lõi, được sử dụng để tạo tín hiệu RF tần số quét, đo biên độ và pha của tín hiệu phản xạ/truyền và tính toán các tham số S .}

Bộ hiệu chuẩn: Thông thường bộ solt (ngắn, mở, tải, thông qua), được sử dụng để hiệu chỉnh VNA và loại bỏ các lỗi do dây cáp, đầu nối và đồ đạc thử nghiệm .}

Cáp RF và đầu nối: Lây thấp, dây đồng trục chất lượng cao có trở kháng phải khớp với hệ thống (tiêu chuẩn là 50Ω) để giảm tổn thất tín hiệu và phản xạ .

Bias Tee (tùy chọn): Một thành phần thụ động được sử dụng để kết hợp độ lệch DC (để cung cấp năng lượng cho bộ khuếch đại) với các tín hiệu RF, đảm bảo rằng DC không vào các cổng RF của VNA .}

Người suy yếu (tùy chọn): Nếu công suất đầu ra của bộ khuếch đại cao, bộ suy giảm cố định có thể được cài đặt tại cổng đầu ra để bảo vệ máy thu của VNA khỏi quá tải .

Tải (tùy chọn): Tải trọng kết thúc 50Ω, được sử dụng để kiểm tra ổn định hoặc xác minh đầu ra khớp .

 

III . Quy trình kiểm tra từng bước

1: Chuẩn bị bộ khuếch đại và môi trường thử nghiệm

Làm rõ các thông số kỹ thuật của bộ khuếch đại: Phạm vi tần số vận hành, giới hạn công suất đầu vào/đầu ra của nó, các yêu cầu sai lệch DC (điện áp/dòng điện) và phạm vi tuyến tính (để tránh nhập bão hòa trong quá trình thử nghiệm) .}

Công suất Bộ khuếch đại: Sử dụng nguồn điện DC ổn định để cung cấp điện áp thiên vị cần thiết/dòng điện .

2: Hiệu chỉnh Máy phân tích mạng vector (VNA)

Hiệu chỉnh là rất quan trọng để loại bỏ các lỗi hệ thống trong hệ thống kiểm tra .

Kết nối bộ hiệu chuẩn với VNA: Sử dụng cáp RF mất thấp để kết nối các tiêu chuẩn hiệu chuẩn (ngắn, mở, tải, thông qua) với các cổng kiểm tra của VNA (cổng 1 và cổng 2) .}

Thiết lập chương trình hiệu chuẩn VNA: Chọn loại hiệu chuẩn (e . g ., solt) và dải tần số (khớp với phạm vi hoạt động của bộ khuếch đại) .}

Xác minh kết quả hiệu chuẩn: Sau khi hiệu chuẩn, hãy kiểm tra xem các phép đo của các tiêu chuẩn của VNA có gần với các giá trị lý tưởng .

3: Kết nối bộ khuếch đại RF với hệ thống thử nghiệm

Sau khi hiệu chuẩn, kết nối bộ khuếch đại với VNA thông qua các cổng kiểm tra được hiệu chỉnh:

Kết nối đầu vào: Kết nối Cổng VNA với đầu vào của bộ khuếch đại thông qua TEE sai lệch và cáp RF mất thấp . TEE sai lệch nguồn DC vào đầu đầu vào của bộ khuếch đại trong khi truyền tín hiệu RF từ VNA.}}}}

Kết nối đầu ra: Kết nối đầu đầu ra của bộ khuếch đại với cổng VNA 2 thông qua cáp RF khác . Nếu công suất đầu ra của bộ khuếch đại vượt quá công suất đầu vào tối đa của VNA, chèn một bộ suy giảm cố định giữa đầu đầu ra của bộ khuếch đại và cổng 2 để bảo vệ VNA {3}

Bảo mật các kết nối: Đảm bảo tất cả các đầu nối được thắt chặt đúng cách (các đầu nối chính xác nên được thắt chặt bằng cờ lê chuyên dụng) để tránh tiếp xúc kém hoặc phản xạ .

4: Định cấu hình VNA để đo lường

Thiết lập VNA để nhắm mục tiêu các tham số chính của bộ khuếch đại:

Phạm vi tần số: Xác định tần số bắt đầu và dừng để bao phủ dải tần hoạt động của bộ khuếch đại .

Mức năng lượng: Đặt công suất đầu ra của VNA trong phạm vi hoạt động tuyến tính của bộ khuếch đại (để tránh bão hòa) . Tham khảo bảng dữ liệu của bộ khuếch đại cho phạm vi công suất đầu vào tuyến tính của nó .}

Băng thông tần số trung gian (nếu BW): Chọn băng thông tần số trung gian để cân bằng tốc độ đo và nhiễu . Một băng thông hẹp hơn dẫn đến nhiễu thấp hơn nhưng tốc độ quét chậm hơn; Băng thông rộng hơn tốc độ tăng tốc độ lên nhưng có thể giới thiệu nhiễu .

Các tham số S được đo lường: Chọn các tham số quan tâm (S₁₁, S₂₁, S₁₂, S₂₂) .

5: Thực hiện dữ liệu đo lường và ghi lại

Bắt đầu quét: Bắt đầu quét tần số của VNA .

Trực quan hóa các kết quả: VNA sẽ hiển thị các tham số S dưới dạng biên độ (dB) và pha (độ) thay đổi theo tần số .

Lưu và phân tích dữ liệu: Xuất dữ liệu (e . g ., ở định dạng CSV hoặc Touchstone) để xử lý tiếp theo (như phân tích ổn định và tính toán độ phẳng) .

 

IV . Cân nhắc chính

Khả năng xử lý sức mạnh: Không bao giờ vượt quá mức công suất đầu vào/đầu ra tối đa của bộ khuếch đại, vì điều này có thể làm hỏng thiết bị hoặc VNA .

Sự ổn định: Đối với các bộ khuếch đại có mức tăng cao, hãy đảm bảo rằng thiết lập thử nghiệm (bao gồm cả cáp và tải) không đưa ra phản hồi tích cực, điều này có thể gây ra dao động và vô hiệu hóa phép đo .

Hiệu chỉnh độ che phủ tần số: Hiệu chỉnh VNA trên toàn bộ phạm vi tần số, không chỉ là một phần của nó, để đảm bảo độ chính xác của phép đo tại tất cả các điểm tần số .

 

Bằng cách làm theo các bước trên, các tham số S của bộ khuếch đại RF có thể được đặc trưng chính xác, cung cấp các tham chiếu hiệu suất chính cho các ứng dụng như giao tiếp không dây, radar và hệ thống vệ tinh .}}}}}}}}}}}}}}}}}