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晶體管S參數(shù)重要性 晶體管有哪些重要指標(biāo)

巧學(xué)模電數(shù)電單片機(jī) ? 來(lái)源:巧學(xué)模電數(shù)電單片機(jī) ? 2023-06-09 10:59 ? 次閱讀
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晶體管 S 參數(shù)重要性

微波晶體管按功能分類(lèi)可分為微波低噪聲晶體管和微波大功率晶體管,低噪聲晶體管和大功率晶體管被用于設(shè)計(jì)低噪聲放大器功率放大器。正常情況下晶體管廠家會(huì)在晶體管的使用手冊(cè)上給出相應(yīng)的 S參數(shù)和推薦電路,微波設(shè)計(jì)人員根據(jù)廠家提供的阻抗值設(shè)計(jì)微波晶體管的輸入和輸出匹配電路。

如果S參數(shù)不準(zhǔn)確就不能精準(zhǔn)設(shè)計(jì)電路,例如|S21|2代表的功率增益測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算偏小1dBm,將導(dǎo)致總體設(shè)計(jì)輸出功率偏大1dBm,和射頻模塊設(shè)計(jì)達(dá)不到指標(biāo)。所以準(zhǔn)確測(cè)量晶體管S參數(shù)非常重要。

晶體管輸出端接匹配負(fù)載時(shí)的S參數(shù):S12為反向傳輸系數(shù),也就是隔離度;S21為正向傳輸系數(shù)也就是增益;S11為輸入反射系數(shù),也就是輸入回波損耗;S22為輸出反射系數(shù),也就是輸出回波損耗。

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晶體管有哪些重要指標(biāo)

功率增益

|S21|2代表的功率增益,因此晶體管的功率增益跟S21參數(shù)有很大的關(guān)系。功率增益小,該晶體管則不適合做功率放大設(shè)計(jì),需要選S21增益大的晶體管。

端口駐波比

駐波比=波腹電壓/波節(jié)電壓,而這兩個(gè)電壓跟反射系數(shù)有關(guān)系,反射系數(shù)跟S11和S22有直接關(guān)系,因此其本質(zhì)還是S參數(shù)的影響。失網(wǎng)能直接測(cè)出晶體管端口的駐波比,設(shè)計(jì)的晶體管應(yīng)盡量減小駐波比,通常情況下駐波比要小于1.5。

反射損耗

反射損耗又稱(chēng)回波損耗,實(shí)際就是S11。晶體管與后端負(fù)載的阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射。反射損耗越小,才是一個(gè)好的晶體管設(shè)計(jì)。

微波晶體管輸入/輸出阻抗參數(shù)

晶體管的輸入輸出阻抗匹配至關(guān)重要。若輸入阻抗參數(shù)不匹配50Ω,使得進(jìn)入的信號(hào)就小,將導(dǎo)致輸出肯定偏小;若輸出阻抗參數(shù)不匹配50Ω,微波信號(hào)將很大的能量反射回去,導(dǎo)致輸出信號(hào)還是很小。所以輸入輸出都需要測(cè)阻抗參數(shù)進(jìn)行50Ω匹配。

噪聲參數(shù)

除去晶體管本身的最小噪聲系數(shù)外,很大程度需要看晶體管的輸入源和輸出信號(hào)反射系數(shù)。

帶寬

跟據(jù)晶體管的S參數(shù),來(lái)選擇合適的晶體管類(lèi)型設(shè)計(jì)寬帶放大器,帶寬設(shè)計(jì),例如雙極晶體管S21隨頻率升高而下降快,而MESFET在一定頻率變化較小,所以MESFET晶體管更利于寬帶設(shè)計(jì)。

失網(wǎng)能否測(cè)試這些重要參數(shù)

失網(wǎng)整體原理框架

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本原理:以三通道二端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為例,內(nèi)部組成:主要是由一個(gè)信號(hào)源,3 個(gè)定向耦合器,一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和其它一些設(shè)備(如 幅相接收機(jī)、微處理器、存儲(chǔ)器和顯示器等)組成。如下面的硬件結(jié)構(gòu)框圖所示。

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如何測(cè)出相應(yīng)參數(shù)

信號(hào)源產(chǎn)生相應(yīng)頻率范圍內(nèi)的激勵(lì)信號(hào),輸出后通過(guò)功分器將信號(hào)均分為兩路,一路直接到達(dá)R接收機(jī),經(jīng)過(guò)測(cè)試R接收機(jī)得到輸入信號(hào)的相關(guān)幅值相位, 另一路信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在通過(guò)被測(cè)件后再通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)與匹配負(fù)載相連。激勵(lì)信號(hào)輸入到被測(cè)件后會(huì)產(chǎn)生反射,被測(cè)件端口反射信號(hào)與輸入激勵(lì)信號(hào)在相同物理路徑上傳播,定向耦合器負(fù)責(zé)把同個(gè)物理路徑上相反方向傳播的信號(hào)進(jìn)行分離,提取的反射信號(hào)信息進(jìn)入A接收機(jī)。

最后得到的比值A(chǔ)/R即為被測(cè)試件端口反射特性。被測(cè)件輸出信號(hào)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)分析儀B接收機(jī),B接收機(jī)測(cè)試得到被測(cè)件輸出信號(hào)信息。最后得到比值 B/R即為被測(cè)試件正向傳輸特性。將這些信號(hào)通過(guò)幅相接收機(jī)送入微處理器中,經(jīng)過(guò)一系列處理后,就可以把該端口的S參數(shù)、反射損耗、駐波比、幅度、相位、群延時(shí)、阻抗、增益、增益壓縮點(diǎn)等數(shù)據(jù)準(zhǔn)確顯示在屏幕上。

Keysight E5061B 測(cè)試這些指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)

測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性

系統(tǒng)誤差是最主要的測(cè)量誤差來(lái)源,必須通過(guò)專(zhuān)門(mén)的校準(zhǔn)技術(shù)消除。在網(wǎng)絡(luò)分析儀中系統(tǒng)誤差主要包括:由定向耦合器有限方向性造成的方向性誤差,阻抗匹配不理想造成的失配誤差,與頻率變化相關(guān)的跟蹤誤差以及測(cè)試通道中信號(hào)泄露造成的串?dāng)_誤差。通過(guò) SOLT、TRL、SMC、VMC等校準(zhǔn)方法消除系統(tǒng)誤差。本儀器還可以用電子校準(zhǔn)件更方便快捷,并且可根據(jù)用戶(hù)指定特性匹配電子校準(zhǔn)件。

測(cè)試速度快

E5061B在9ms內(nèi)掃描速度最高可達(dá) 201 個(gè)點(diǎn),可以更高效快捷的測(cè)量產(chǎn)品數(shù)據(jù),可提高用戶(hù)篩選高品質(zhì)產(chǎn)品能力,提高用戶(hù)的實(shí)際產(chǎn)能。

測(cè)試帶寬

E5061B測(cè)試帶寬為5Hz-3GHz,能覆蓋絕大部分的微波產(chǎn)品測(cè)量帶寬需求,可用于民用通訊 4G、5G,也可用于通信系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航、雷達(dá)制導(dǎo)等微波設(shè)計(jì)。

軌跡噪聲低

E5061B的軌跡噪聲能0.005dBrms,能保證測(cè)試信號(hào)的準(zhǔn)確性,證明測(cè)試儀器對(duì)被測(cè)信號(hào)本身幾乎沒(méi)影響,能準(zhǔn)確測(cè)出信號(hào)的 S 參數(shù)等指標(biāo)。





審核編輯:劉清

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原文標(biāo)題:“貼心”的網(wǎng)絡(luò)分析儀E5061B

文章出處:【微信號(hào):巧學(xué)模電數(shù)電單片機(jī),微信公眾號(hào):巧學(xué)模電數(shù)電單片機(jī)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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