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RF测试时的De-embedding是什么作用?

rf测试时的de-embedding是什么作用?
de-embedding是用来消除dut board到dut之间线路的干扰的,主要是用在测量rf的s参数之前,从而得到dut的真实阻抗。
rf工程师们依赖于矢量网络分析仪(vna)来测量rf元件的s参数,从而进行描述以及后续的设计。测量中会出现一个问题,即这些元件往往是表贴式,因此不能与vna直接相连。简单的印刷版(pcb)测试装置往往都会表贴上待测器件(dut)以便与vna相连接,如图1所示。然而,这些测试装置本身会为s参数测量带来一些寄生效应,因此,需要de-embedding技术进行消除。
图1
de-embedding技术定义微波元器件的测量必须包含两部分:部分是把实际被测器件(dut)加上焊点(对于在片测量系统)或者测试夹具(对于同轴测量系统)当做一个被测器件;另一部分是空的焊点或者测试夹具作为被测器件。然后用部分测得的s参数扣除第二部分(焊点或者测试夹具部分产生的寄生效应),从而可以得到被测器件的真实性能。我们把这个步骤就叫做de-embedding。
de-embedding技术是微波测量的重要技术之一,主要目的是消除寄生元件、部件对实际被测器件(dut)的影响。一般分为四大类:串联技术、并联技术、级联技术及混合技术。为了确保测量值为实际被测器件的本身特性,必须进行de-embedding。
de-embedding技术理论简介由上面对于de-embedding技术的定义我们知道,我们测量的s参数实际是dut、寄生元件(如探针)、其他元件(如焊点)综合下的s参数,因此,我们需要对这些因素进行消除,以达到精确测量的目的。
对于任何一个被测器件dut,我们都会使用到探针,而探针跟dut是级联关系,我们采用a参数处理;对于焊点来说,有短路焊点与开路焊点,开路焊点相当于在dut并联,短路焊点相当于串联器件,对于并联与串联,我们分别使用导纳参数与阻抗参数进行运算。
在对一个器件进行de-embedding精确测量时,我们一般采取由内而外消除各个影响,具体步骤如下:
测量包括被测器件、开路、短路焊点及微波探针在内的s参数,将s参数转变为a参数[atotal],利用级联技术消除微波探针影响,得到被测器件及开路、短路焊点在内的s参数;将s参数转换为y参数[ytotal],利用并联技术,消除开路焊点的影响,得到被测器件和短路互连线在内的y参数[yt];将y参数转化为z参数[zt],利用串联技术,消除短路焊点的影响,得到被测器件的z参数[zdut];将得到的被测器件的z参数转化为s参数,即可得到被测元件的s参数。对于级联技术的实现,可以由如下表示:
图2 级联示意图
对于并联技术如图3所示
图3 并联技术过程图
串联技术如图4
图4 串联技术过程图
应用:uhf频段rfid 近场天线的阻抗测量方法超高频(uhf)频段的射频识别(rfid)近场读写器天线(nfra)由于其在单品识别方面应用的潜力,对环境的不敏感性和比hf 天线更高的读写速度,正引起多方面的关注。uhf 频段的 nfra 通常采用带有平衡端口的电大环结构来实现。
对于 nfra 来说,良好的匹配网络是至关重要的。通常uhf 频段的nfra 天线都被设计成安装在金属腔体里来减小环境对天线性能的影响,如图5 所示。但是由于金属腔体的存在,天线的阻抗会随频率的变化而剧烈变化,这将导致在仿真软件中得到的阻抗值不够精确,在此不精确的阻抗基础上很难设计出性能良好的匹配网络。
图5 uhf nfra近场读写天线结构图
图6 测量方法的等效电路模型
图6 给出了使用de-embedding 技术测量的等效电路模型,其中,同轴线被一段长为l的传输线等效
应用前面说的步骤:
测量天线和寄生部件的sm参数;将sm转化为a参数,atotal;在图6我们可以看到,待测线跟一段同轴线串联,我们可以得出atotal= acoaxial*aant
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