EDA365电子工程师网

标题: 板级SMA头参数提取方法 [打印本页]

作者: admin    时间: 2019-9-27 15:10
标题: 板级SMA头参数提取方法
一、 前言( l6 S* E% R% \4 t) z' H1 s/ z" b7 w

2 Q" |# S! Q& |0 R4 o射频微波及高频高速测试中,SMA 接头扮演着相当重要的一个角色,它连接了测量仪器与待测电?,可以说是测量仪器与待测电路之间的桥梁,而在传统中的一般高速电路的测量中,一般皆没有将SMA 接头的效应考虑进去,往往所测量出?的结果,并?是一个单纯的电?板参数,而是包含着SMA接头效应在里头的电?板参数,而此时将测量的电?板参数再进?后续的各种分析时,因为并没有减去SMA接头的效应,所获得的后续分析结果,准确?将会受到影响。
, Z+ u  d, u* O; J9 t6 @) Y4 o' R1 J1 L, [3 j6 |
二、使用HFSS提取SMA接头参数
. Y+ o+ ]- p4 T+ w5 O2 }- ]+ `1 u4 [) b" D+ z/ g' ], C4 i. b1 O
在本研究论文中,第一阶段SMA接头参数的提取,我们使用HFSS仿真软件进?,我们绘制出两个SMA接头对接的3D Model,对于后续的S-Parameter分析结果,影响最主要为Teflon介质材质的部份,因此我们在设计SMA 3D Model时,我们主要针对SMA接头中Teflon材质其中的Relative Permeability与Loss tangent两者进行调整,并且与测量的情形进?比较找出最正确的值。
+ X$ U+ \7 \- [6 V( H( O: T1 j
& ^0 M* o2 x+ ~: x由于网络分析仪测量上的限制,我们必须将?个SMA接头连接起?(如图一),并且使用时域反射仪测量对接后的SMA接头阻抗是否为50欧,之后再接上网络分析仪进?测量,测量的范围为50MHz到10GHz,测量结果(如图二)。" a' R* ~6 K) z; Y) X* z

, T8 S5 t6 B! u+ |) J
: f$ p- P, T8 a' {( o; o图二、SMA接头测量S11参数曲线图2 M8 Q9 w* w7 u
0 m/ ~: }) u( U' ^
我们从网络分析仪取得双SMA接头对接的S11参数之后,接下?就要开始使用HFSS?进?SMA接头3D Model的制作,首先第一步就是先制作好SMA接头的3D Model(如图三),接着按照?程图(如图四)上的?程,进行参数的提取,测量与模拟的结果,不断的进行两者间的对照,假设模拟结果?符合测量的结果,即返回3D Model进?Teflon材质参数上的修改,最后即可得到一个正确的单一SMA接头的3D Model。
4 k  c& R! G7 B4 W% [
- w$ c: D" c' X% J6 o& V0 S% o7 G$ q  v
图四、使用HFSS提取SMA接头参数?程图& r6 a2 [0 T: u  o- ~$ ?
7 x6 i; H2 S( @( p) G( Y4 S
模拟的频?范围为100MHz到10GHz,而在Teflon材质Relative Permeability参数等于3.317,Loss tangent参数等于0.0035时,我们得到?与测量结果吻合的S11参数(如图五)。
# p, k8 R$ d' r
5 Q- j- T9 Q' X  ^- }2 N& R2 K) U* g图六、模拟与测试结果对照
* G/ [+ q  h2 C& f) Q! y2 V/ D& h7 `3 V2 U
三、使用ADS进?SMA Model的验证 " J% u4 r9 u4 z7 w: f2 K
; Z1 b1 k6 L+ W3 o, S9 m3 V# h5 [, l9 P
在使用HFSS提取完SMA接头3D Model的S-Parameter之后,接下?所要做的就是使用ADS (Advanced Design System )进行SMA接头参数的验证。我们可以将S-Parameter转成矩阵的表示方法(如图七),假设SMA接头参数各为[A]及[C],电路板参数为[B],量测结果为[D]即可得到图七中的式子。
! y  k- @7 P& P$ p2 P
4 E: r' d0 G# T图八、2cm与4cm长传输线电路板  r* s& d0 {! M

# M  a5 H. p% L" `: T图十、4cm长传输线电路板S参数
! b$ }7 Y3 F0 T5 B  ]# p* _- f2 p9 f  x9 m4 l/ w/ Z
接着再将先前由HFSS所提取出的SMA接头参数,代入ADS中,即可取得模拟的结果,我们再将模拟的结果与量测的结果,进行两者间的互相验证(如图十一及图十二),从图中我们可以发现,两者间的对照可以说是非常吻合,而在2GHz的共振点,是由电路板的共振所造成的,因此从两者间的验证,我们可以得知之前从HFSS之所提取出的SMA接头参数,是正确无误的。而在往后的高速电路测试模拟中,我们即可代入此SMA 接头的参数,将SMA接头的效应考虑进去,所得到的结果将会更为正确,也将会是一个更为单纯,不包括SMA效应在里头的电路板参数。
' V$ Z* z* j+ G0 J: Z" [
; B9 \9 E2 r, s5 i图十二、4cm模拟与测量对照图
) Y: [, h$ _) \1 c) B5 q) i& D+ H
四、结论
3 f: ?" T6 A  S$ Z3 j5 j' W
  z4 f+ U& S' Q2 e
3 m1 A, a3 C6 ?9 J& X( Y
本论文成功地完成使用计算机辅助设计软件Ansoft HFSS进?SMA接头的3D Model的绘制及模拟,并且在HFSS中调整SMA接头的介质参数,而在Teflon材质Relative Permeability参数等于3.317,Loss tangent参数等于0.0035时,我们得到了与测量结果吻合的S参数,并且使用ADS软件平台,验证获得2公分及4公分长传输线具有相同模拟及测量结果。 $ R( x5 X2 T# o
4 i. z0 Z8 M5 ^% M0 h9 G) t2 h! @
另外,“兴森---安捷伦射频高速实验室”采用微波探针台测试方法,克服SMA测试的局限性,能精确提取PCB微带线,过孔,焊盘,连接器等器件高频S参数。& [8 s% |- ?# z7 |  q

: f( v; x5 ~  y, z6 V* Y3 D+ c( @3 g; H% h

; X% j; t  g8 z4 d1 O$ r) W; Z! k+ n4 y, q5 h- [  z

9 M6 z9 N' r: {8 m更多精彩请加入“中国射频微波微信第一群”, 先加徐老师微信号:15989459034,注明公司,射频领域及方向,通过验证后加入。(注:本群属纯技术研讨群,销售代理等非射频技术人员勿加)!?1 j2 r. |3 o, a
1.
本群2000人,成员涵盖了所有射频方向企业,高校,研究所。其中教授,总监,总经理,主任专家,海归,千人计划,长江学者,首席科学家,博士等400+人。
, S. V% r0 x: G8 h( u1 c2.
本微信群由“兴森科技-安捷伦射频高速实验室”射频负责人,《ADS2008/2011射频电路设计与仿真实例》《HFSS射频仿真设计实例大全》电子工业出版社,主编徐兴福建立。





欢迎光临 EDA365电子工程师网 (http://bbs.elecnest.cn/) Powered by Discuz! X3.2