12. 10. 2014 1 Obvodový analyzátor Ján Šaliga, 2014 Obvodový (network) analyzátor Meranie parametrov predovšetkým vysokofrekvenčných obvodov (štvorpólov, dvojpólov, n-branov) Využíva princíp analýzy odrazu (priame a odrazené vlny) S parametre a odvodené parametre (prepočet) Obsahuje zdroj harmonického testovacieho signálu Všetky merania sú vztiahnuté voči referenčnej impedancii, najčastejšie 50, príp. 75 Ohmov Obvodový verzus spektrálny analyzátor Pomer amplitúd Frekvencia Amplitúda Frekvencia Merá známy signál Merá neznáme signály Obvodový analyzátor Merá súčiastky zariadenia, obvody, moduly, … Obsahuje zdroj a “príjmač” signálu Zobrazuje pomernú amplitúdu a fázu (frekvenčné alebo výkonové rozmietanie) Umožňuje korekciu chýb merania Spektrálny analyzátor Merá amplitúdové charakteristiky signálu, úroveň nosnej, postranné pásma, harmonické zložky, … Môže demodulovať a merať zložité signály Obsahuje iba “príjmač” signálu (jeden kanál) Môže byť použitý pre skálarne testy obvodov (no phase) s viazaným alebo externým generátorom Porovnanie obvodového a spektrálneho analyzátora Merané parametre Transmitted Incident PRENOS - TRANSMISSION Gain / Loss S-Parameters S21, S12 Group Delay Transmission Coefficient Insertion Phase Reflected Incident ODRAZ - REFLECTION SWR S-Parameters S11, S22 Reflection Coefficient Impedance, Admittance R+jX, G+jB Return Loss Vstupný Incident Odrazený Reflected Prenesený Transmitted A B R A R = B R = DUT Merané parametre II. Koeficient odrazu Spätný útlm (return loss) pomer stojatých vĺn ((voltage) standing wave ratio) Prenosový činiteľ (transmission coefficient) Vložený útlm (Insertion loss) zisk (gain) , fázový posun, skupinové oneskorenie/rýchlosť j Z j Z j Z j Z j V j V j L L incid refl 0 0 . j e j log 20 RL 1 1 min max E E SWR Emax Emin j V j V j T incid trans log 20 log 20 incid trans V V IL incid trans V V G log 20 g g g t l v df d d d t ; 2 1
5
Embed
R B DUT · odbočnicu merá vektor budiaceho signálu ... Trajektórie v komplexnej rovine, Smithov diagram Meranie imitancie
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
12. 10. 2014
1
Obvodový analyzátor
Ján Šaliga, 2014
Obvodový (network) analyzátor
Meranie parametrov predovšetkým vysokofrekvenčných
obvodov (štvorpólov, dvojpólov, n-branov)
Využíva princíp analýzy odrazu (priame a odrazené vlny)
Spektrálny analyzátor Merá amplitúdové charakteristiky signálu, úroveň
nosnej, postranné pásma, harmonické zložky, …
Môže demodulovať a merať zložité signály
Obsahuje iba “príjmač” signálu (jeden kanál)
Môže byť použitý pre skálarne testy obvodov (no
phase) s viazaným alebo externým generátorom
Porovnanie obvodového a spektrálneho analyzátora
Merané parametre
Transmitted Incident
PRENOS - TRANSMISSION
Gain / Loss
S-Parameters S21, S12
Group Delay
Transmission Coefficient
Insertion Phase
Reflected Incident
ODRAZ - REFLECTION
SWR S-Parameters
S11, S22 Reflection Coefficient
Impedance, Admittance
R+jX, G+jB
Return Loss
Vstupný Incident
Odrazený Reflected
Prenesený Transmitted
A
B R
A R =
B R =
DUT
Merané parametre II.
Koeficient odrazu
Spätný útlm (return loss)
pomer stojatých vĺn ((voltage) standing wave ratio)
Prenosový činiteľ (transmission coefficient)
Vložený útlm (Insertion loss)
zisk (gain) ,
fázový posun, skupinové oneskorenie/rýchlosť
jZjZ
jZjZ
jV
jVj
L
L
incid
refl
0
0
.jej
log20RL
1
1
min
max
E
ESWR Emax
Emin
jV
jVjT
incid
trans
log20log20
incid
trans
V
VIL
incid
trans
V
VG log20
g
ggt
lv
df
d
d
dt
;
2
1
12. 10. 2014
2
S parametre (scattering) Parametre z, y, h, ... Vyjadrujú vlastnosti obvodu pri rozpojených alebo
skratovaných svorkách – nevhodné pre vf obvody a ich meranie (skrat alebo rozpojenie obvodu môže viesť k jeho poškodeniu) S11 = dopredný koeficient odrazu (prispôsobený vstup)
s-parametre sú komplexné čísla ale často sa ich magnitúdy vyjadrujú v dB
Incident Transmitted S 21
S 11 Reflected S 22
Reflected
Transmitted Incident b 1
a 1 b 2
a 2 S 12
DUT
b 1 = S 11 a 1 + S 12 a 2 b 2 = S 21 a 1 + S 22 a 2
Port 1 Port 2
Principiálna schéma
Čo je smerová odbočnica
Pasívny obvod oddeľujúci spätnú vlnu od doprednej
Realizácia: mikrovlnový obvod, vf alebo nf transformátor,
mostík, ...
T/R architektúra
Najjednoduchšia (lacná ale spoľahlivá):
Stabilný zdroj harmonického signálu (frekvencia, výkon)
Referenčný prijímač (R) pripojený cez rozdeľovač výkonu alebo smerovú odbočnicu merá vektor budiaceho signálu
Prijímač A pripojený cez smerovú odbočnicu / odporový most merá vektor odrazeného signálu na vstupe (porte) A
Prijímač B merá vektor napätia na vstupe B
Prijímače:
Úzkopásmové prijímače s down konverziou (zmiešavanie, medzifrekvencia) a vektorový detektor (viď signálové analyzátory) s využitím spoločnej referencie (LO)
Meranie iba dopredných (T) parametrov (s11, s12). Pre s22 a s21 je potrebné odpojiť a obrátene znovu zapojiť DUT
Korekcia chyby na porte B je obmedzená (nie je možné pripojiť budiaci zdroj)
Obmedzenie: možnosť merať len amplitúdovú frekvenčnú charakteristiku a z nej odvodené parametre (nie skreslenie a iné dôsledky nelinearít.
Postup: Nastaviť generátor na preladzovanie (rozmietanie) vo zvolenom rozsahu
frekvencií, predpokladá sa, že napätie na výstupe generátora je pri preladzovaní konštantné
Synchronizovať osciloskop s generátorom, aby bolo možné jednoznačne určiť okamžitú frekvenciu signálu pri vyhodnotení
Vypočítať obálku meraného priebehu tvarovo zhodnú s AFCH.
Pre určenie hodnôt AFCH je potrebné poznať aj vstup štvorpólu: doporučenie merať dvoma kanálmi
DUT
Generátor Osciloskop
28
Ďalšie metódy merania dvojbranov III Zostava vf spektrálny analyzátor (SA) a viazaný harmonický generátor
(tracking generator = harmonický generátor s frekvenciou sledujúcou naladenie vstupu SA) (niekedy nie celkom správne nazývaný skalárny obvodový analyzátor – scalar network analyzer
Obmedzenia:
jednokanálové meranie (bez informácie o fáze)
obmedzenie na obvody bez transpozície spektra signálu, napr. kanál. volič TV
Meranie obvodu s frekvenčnou
transpozíciou
Frekvenčná transpozícia = zmiešavače v prijímačoch a