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力科示波器S參數(shù)解讀紋波產(chǎn)生原因解讀-云帆興燁

發(fā)表日期:2020/09/08 瀏覽次數(shù):
S-參數(shù)描述了互連對(duì)入射信號(hào)的響應(yīng),通過(guò)S參數(shù),我們可以了解互聯(lián)的所有信息。當(dāng)我們查看S參數(shù)曲線(xiàn)時(shí),經(jīng)常會(huì)看到S參數(shù)的4種典型模式:紋波、單調(diào)下降、大幅下降和陡降。在這篇文章中,我們將解釋互連如何導(dǎo)致S參數(shù)紋波,這將有助于您更好地了解自己的測(cè)量結(jié)果。

 

S11和S21中的紋波是由于互聯(lián)阻抗不連續(xù)而引起的反射導(dǎo)致的,我們以一條均勻傳輸線(xiàn)為例,來(lái)分析紋波的來(lái)源,如果均勻傳輸線(xiàn)的阻抗是50歐姆,我們將其置于50歐姆的環(huán)境中,阻抗匹配,沒(méi)有任何反射。所有信號(hào)都傳輸過(guò)去了。

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我們將其設(shè)置為低阻抗,小于50歐姆,假設(shè)為30歐姆,在傳輸線(xiàn)的兩個(gè)端口,都形成了阻抗突變,都會(huì)出現(xiàn)反射, 正弦波從端口到達(dá)傳輸線(xiàn)時(shí), 將前端口處產(chǎn)生一個(gè)反射,一些正弦波反射回端口1,大部分信號(hào)繼續(xù)傳輸,在端口2處,再次發(fā)生反射。兩個(gè)端口處的反射系數(shù)是相反的,端口1處是:-0.25,端口2處是:0.25,沿互聯(lián)往返的相移2*TD*f*360。

 

首先考慮一個(gè)非常低頻率的輸入正弦波。換句話(huà)說(shuō),它的波長(zhǎng)非常長(zhǎng),比被測(cè)設(shè)備的長(zhǎng)度長(zhǎng)得多。這樣傳輸線(xiàn)時(shí)延導(dǎo)致的相位很小,從前端口反射回端口1的反射波和從端口2反射回端口1的幅度基本相等,但是相移相反,在端口1相互抵消,這樣進(jìn)入端口1的凈反射信號(hào)為0,這時(shí),S11很小,是一個(gè)很大的負(fù)值。沒(méi)有任何信號(hào)反射回端口1,則所有的信號(hào)都傳到了端口2,S21最大,接近0db

 

在低頻下,信號(hào)波長(zhǎng)非常長(zhǎng), 遠(yuǎn)長(zhǎng)于DUT的長(zhǎng)度,回波損耗將一直是很大的負(fù)dB值。只要是直通路徑,插入損耗將始終接近零dB。




我們提高輸入正弦波的頻率,當(dāng)互連長(zhǎng)度恰好是該頻率波長(zhǎng)的四分之一。會(huì)發(fā)生什么?傳輸線(xiàn)時(shí)延導(dǎo)致的相移是180度,半個(gè)周期,這時(shí),從前端口反射回端口1的反射波和從端口2反射回端口1的反射波,相位相同,同相相加,S11最大。

當(dāng)往返相移是180度時(shí),返回端口2的二次反射波和第一次傳輸?shù)蕉丝?的入射波形,相位相差180,這樣會(huì)部分抵消,S21最小。


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隨著頻率的增加,很快, 互連的長(zhǎng)度將達(dá)到半個(gè)波長(zhǎng)。反射信號(hào)有180度的相位差,而在傳輸中同相。我們得到最大的S21,最小的S11。


隨著頻率的增加,相位會(huì)在0-180度之間周期變化,從而是S11和S21在最大值和最小值之間周期變化。這樣就在在S11上產(chǎn)生了周期性的紋波。


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這些波紋來(lái)自前端和后端的反射。當(dāng)回波損耗大于負(fù)13db,我們才能在插入損耗中看到波動(dòng)。

 

互連越長(zhǎng),往返延遲時(shí)間(2 x TD)越大,紋波谷底之間的頻率間隔(?f)越短。 S11中的紋波幅度取決于互連阻抗與端口阻抗之差,端口阻抗和互連阻抗的差異越大,紋波的幅度就越大(負(fù)的dB值越小)。