كيفية اختبار المعلمة S لمضخم RF؟

 

يعد اختبار المقاييس المعلمة S لمضخم RF عملية أساسية لتوصيف أدائها ، حيث يمكن أن تعكس تمامًا المؤشرات الرئيسية مثل خصائص مطابقة المدخلات والمخرجات في مكبر الصوت ، وأداء الكسب ، والعزلة ، والاستقرار في نطاق تردد التشغيل . فيما يلي دليل إجرائي مفصل هذا الاختبار ، بما في ذلك الأتباع المفاتيح والموصف..

 

I . Core S-parameters ليتم اختبارها لمضخمات RF

بالنسبة لمكبر صوت RF ثنائي الموانين ، تشمل المعلمة S التي يجب التركيز عليها:

S₁₁ (معامل انعكاس الإدخال): يشير إلى درجة المطابقة بين مكبر الصوت ومقاومة المصدر (عادة 50Ω) ؛

S₂₁ (معامل النقل إلى الأمام): يمثل كسب مكبر الصوت ، I . e . ، نسبة طاقة الإخراج إلى طاقة الإدخال ؛

S₁₂ (معامل الإرسال العكسي): يعكس العزلة ، وهو مقدار تسرب الإشارة من نهاية الإخراج إلى نهاية الإدخال ؛

S₂₂ (معامل انعكاس الإخراج): يظهر درجة المطابقة بين مكبر الصوت ومقاومة الحمل (عادة 50Ω) .

 

II . المعدات المطلوبة واختبار الملحقات

لقياس المعلمة S ، هناك حاجة إلى المعدات التالية:

محلل شبكة المتجهات (VNA): الأداة الأساسية ، المستخدمة لإنشاء إشارات الترددات الترددات التردد ، قياس سعة ومرحلة الإشارات المنعكسة/المنقولة ، وحساب s-parameters .

طقم المعايرة: عادةً مجموعة SOLT (قصيرة ، مفتوحة ، تحميل ، من خلال) ، تستخدم لمعايرة VNA والتخلص من الأخطاء الناتجة عن الكابلات ، الموصلات ، واختبار التركيبات .

كابلات RF والموصلات: الكابلات المحورية ذات الخسارة المنخفضة ذات الجودة العالية التي يجب أن تتطابق معاوقة النظام (المعيار 50Ω) لتقليل فقدان الإشارة وانعكاسها .

تي شيرت (اختياري): مكون سلبي يستخدم لجمع تحيز DC (لتشغيل مكبر الصوت) مع إشارات RF ، مع التأكد من أن DC لا يدخل منافذ RF الخاصة بـ VNA .

المخفف (اختياري): إذا كانت طاقة الإخراج للمكبر صوتًا مرتفعًا ، فيمكن تثبيت المخفف الثابت في منفذ الإخراج لحماية مستقبل VNA من الزائد .

تحميل (اختياري): تحميل انتهاء 50Ω ، يستخدم لاختبار الاستقرار أو التحقق من مطابقة الإخراج .

 

III . إجراء اختبار خطوة بخطوة

1: إعداد مكبر الصوت وبيئة الاختبار

قم بتوضيح مواصفات المضخم: نطاق تردد التشغيل الخاص به ، وحدود طاقة الإدخال/الإخراج ، ومتطلبات تحيز DC (الجهد/التيار) ، والنطاق الخطي (لتجنب إدخال التشبع أثناء الاختبار) .

القدرة على مكبر الصوت: استخدم مصدر طاقة DC مستقر لتوفير جهد التحيز المطلوب/الحالي .

2: معايرة محلل شبكة المتجهات (VNA)

المعايرة أمر بالغ الأهمية للقضاء على الأخطاء المنهجية في نظام الاختبار .

قم بتوصيل مجموعة المعايرة بـ VNA: استخدم كبلات RF منخفضة الخسارة لتوصيل معايير المعايرة (قصيرة ، مفتوحة ، تحميل ، من خلال) بمنافذ اختبار VNA (المنفذ 1 والمنفذ 2) .

قم بإعداد برنامج معايرة VNA: حدد نوع المعايرة (e . g . ، solt) ونطاق التردد (مطابقة نطاق تشغيل مكبر الصوت) .

تحقق من نتائج المعايرة: بعد المعايرة ، تحقق مما إذا كانت قياسات VNA للمعايير قريبة من القيم المثالية .

3: قم بتوصيل مكبر الصوت RF بنظام الاختبار

بعد المعايرة ، قم بتوصيل مكبر الصوت بـ VNA من خلال منافذ الاختبار المعايرة:

اتصال الإدخال: قم بتوصيل منفذ VNA 1 بنهاية الإدخال من مكبر الصوت عبر تي شيرت التحيز وكابل RF منخفض الخسارة . يقوم Tee Bias بحقن طاقة DC في نهاية الإدخال من المضخم أثناء نقل إشارة RF من VNA .

اتصال الإخراج: قم بتوصيل نهاية الإخراج من مكبر الصوت إلى منفذ VNA 2 عبر كبل RF آخر . إذا تجاوزت طاقة الإخراج من مكبر الصوت الحد الأقصى لسلطة الإدخال في VNA ، وإدراج مخفف ثابت بين نهاية الإخراج للمكبر للصوت والمنفذ 2 لحماية VNA.}

تأمين الاتصالات: تأكد من تشديد جميع الموصلات بشكل صحيح (يجب تشديد الموصلات الدقيقة مع مفتاح مفصل) لتجنب ضعف الاتصال أو الانعكاس .

4: تكوين VNA للقياس

قم بإعداد VNA لاستهداف المعلمات الرئيسية للمكبر للصوت:

نطاق التردد: حدد ترددات البدء والإيقاف لتغطية نطاق تردد التشغيل من مكبر الصوت .

مستوى الطاقة: اضبط قوة إخراج VNA ضمن نطاق التشغيل الخطي لمضخم الصهر (لتجنب التشبع) . الرجوع إلى ورقة بيانات المضخم لنطاق طاقة الإدخال الخطي .

عرض النطاق الترددي للتردد الوسيط (إذا كان BW): حدد عرض النطاق الترددي للتردد المتوسط لتحقيق التوازن بين سرعة القياس والضوضاء . يؤدي عرض النطاق الترددي الأضيق إلى ضوضاء أقل ولكن سرعة المسح الأبطأ ؛ يسرع نطاق النطاق الترددي الأوسع في الاختبار ولكنه قد يقدم الضوضاء .

S-parameters المراد قياسها: حدد المعلمات ذات الاهتمام (S₁₁ ، S₂₁ ، S₁₂ ، S₂₂) .

5: تنفيذ بيانات القياس والتسجيل

ابدأ الفحص: بدء فحص تردد VNA .

تصور النتائج: ستعرض VNA المقرميات S في شكل سعة (DB) والمرحلة (الدرجات) تختلف مع التردد .

احفظ البيانات وتحليلها: تصدير البيانات (e . g . ، بتنسيق CSV أو Touchstone) للمعالجة اللاحقة (مثل تحليل الاستقرار واكتساب مسطح) .

 

IV . اعتبارات المفاتيح

القدرة على التعامل مع الطاقة: لا تتجاوز أبداً الحد الأقصى لإدخال الطاقة/الإخراج من مكبر الصوت ، لأن هذا قد يتسبب في تلف الجهاز أو VNA .

استقرار: بالنسبة لمكبرات الصوت ذات الأداء العالي ، تأكد من أن إعداد الاختبار (بما في ذلك الكابلات والأحمال) لا يقدم ردود فعل إيجابية ، مما قد يتسبب في التذبذب وإبطال القياس .

تغطية تردد المعايرة: معايرة VNA على نطاق التردد بأكمله ، وليس مجرد جزء منه ، لضمان دقة القياس في جميع نقاط التردد .

 

من خلال اتباع الخطوات المذكورة أعلاه ، يمكن تمييز المداخن S في مضخم RF بدقة ، مما يوفر مراجع الأداء الرئيسية للتطبيقات مثل الاتصالات اللاسلكية ، والرادار ، وأنظمة الأقمار الصناعية .