利用50W实验设备测定75W电路的S参数
经常接触有线、地面或者卫星电视应用的射频工程师往往需要对这些应用电路做S参数测试。有经验的工程师在首次测量时,会验证电视调谐器是否产生他们预期的回波损耗,如果一致,则问题就简化为：如何用一个50W矢量网络分析仪测量75W被测器件的S参数。如果资金充裕,解决办法就是购进一种专门用于测试75W电路的实验仪器(具有75W源和负载阻抗测试端口)。否则使用最小损耗焊盘将输入和输出阻抗从50W转换到75W,这种方法简单易行,并且能够得到合理的测量结果。
当IC生产厂商需要测定一个用于有线电视的低噪声放大器的输入回波损耗时,所有测量结果必须以75W为标准。也就是说,如果输入回波损耗 S11 =-30dB(反射功率是总功率的千分之一,基本上属于理想匹配),被75W源阻抗驱动时,理想情况下,被测器件基本上把所有功率传递到低噪声放大器中。
图1 用于匹配75W被测器件和50W测试端口的最小损耗焊盘。低频插入损耗5.72dB。频率响应函数的平坦度上限由网络的配置质量决定。
当由50W信号源驱动时,如典型的矢量网络分析仪、信号发生器和噪声系数表等,相同的调谐器输入将不再提供良好的回波损耗特性。直接将这个完全匹配的电视调谐器的输入与一个50W矢量网络分析仪相连,会产生-14dB的输入回波损耗,即反射功率将为总功率的1/25。因此,用这个相同的50W矢量网络分析仪验证电视调谐器输入是否正常时,需要采取某些措施。在这种情况下,相应的匹配电路是必须的。匹配电路必须具有平坦的频率响应曲线和尽可能低的插入损耗。业界广泛认可的方案是：使用最小损耗焊盘(简称MLP),图1是最简单的纯电阻网络。此网络最明显的特征是能将输入和输出阻抗从75W转换到50W,或者从50W转换到75W。这样可以消除反射,使响应特性变得平坦,并且网络的损耗能够非常简单地从测试仪器标定到被测器件。很多测试设备生产厂商可以提供此类最小损耗焊盘,并且网络易于建立。
从ZLOAD到ZLOAD'' 转换的数学推导公式参见附录。所得出的ZLOAD''表达式说明了测试端口(RSOURCE)的等效MLP和DUT的级联阻抗。将公式变形,并用ZLOAD''解出ZLOAD,采取这种方法可以反映出MLP的影响,并且能够从测试数据中测定真实的ZLOAD值,其结果为：
相应的验算过程也是必要的。例如,通过MLP对一个75W电阻做阻抗测量,并假定网络矢量分析仪测定RLOAD''=50W (回波损耗无穷大)。假定RLOAD''=50W,得出R1=43.3W,R2=86.6W,如预期那样得到 ZLOAD=75W。
图2 用50W VNA测试MAX3558有线/地面广播系统的低噪声放大器(两个MLP作阻抗转换)
如果将实部和虚部分开并且利用已得出的数据表来计算。通常对75W被测器件的测试将不仅局限于阻抗测试,回波损耗、增益、反向隔离、噪声系数和IIP3输入三阶截点测试也十分常见。在这种情况下,就有必要对MLP做一些总体的说明。
1. 只要RLOAD 接近75W,那么由于MLP的不匹配而产生的额外的驻波比将是最小的。可以忽略由于不匹配产生的测量误差。
2. 相反,如果RLOAD 值与75W相差甚远,那么MLP就不能进行适当的阻抗转换。这将会在测量端口和MLP以及MLP与被测器件之间产生额外的驻波比,从而导致额外的测量误差。
3.在指定的频率范围之外,MLP可以被看作纯电阻。它提供了5.7dB的插入损耗,再加上由于连接器和连接线而产
