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S参数现实是甚么?

2019-06-04 16:16:54 源头:德州仪器
当代高速模数转换器(ADC)已经实现了了射频RF)旌旗旗号的直接采样,于是在了始终少状况下均无需举行混频,同时也进步了体系的机动性以及成果。

 
激进上,ADC旌旗旗号以及时钟输入都接收集总元件模子来表示。然而对于RF采样转换器而言,其事变频率已经增长至须要接收扩散式表示的水平,那么原有的模式就了始终实用了。

 
本系列文章将从三个部门入手,阐明如何将散射参数(也称为S参数)运用于直接射频采样结构的构想。

 
起抉择性感化的S参数

 
S参数便是创建在入射微波与反射微波干系底子上的收集参数。它对于电路构想无比有用,由于可能操纵入射波与反射波的比率来计较诸如输入阻抗、频率相应以及断绝等指标。而且由于可能用矢量收集综合仪(VNA)直接丈量S参数,因此无需懂患上收集的详细细节。
 

图1所示的是一个双端口收集的例子,其入射波量为ax,反射波量为bx,其中x是端口。在该会商中,我们假设被测器件是线性收集,因此合乎接收叠加法。


图1:双端口收集波量
 
 
通常状况下,在丈量整个端口上的反射波时,VNA一次只劝慰一个端口(通过历程将入射波推到该端口)。而且所丈量的这些波量彩色常庞大的,由于每一个波量都有相应的振幅以及相位。因此,这个历程须要针对于每一个测试频率下的每一个端口了始终时频频。

 
对于双端口器件,我们可能从丈量数据中造成四个无意思的比率。这些比率通罕用sij表示,其中i表示反射端口,而j表示入射端口。正如上文提到的,假设一次只劝慰一个端口,那么其余端口的入射波为零(用体系的特色阻抗Z0来表示进行)。

 
方程式1至4实用于四个双端口S参数。S11 and S22 拆散表示端口1以及端口2的复阻抗。S21表示传输特色,端口1为输入,端口2为输入(S12 与之相同,但端口2为输入,端口1为输入)。

 
S11 = b1/a1,a2 = 0                   (1)
S21 = b2/a1,a2 = 0                   (2)
S12 = b1/a2,a1 = 0                   (3)
S22 = b2/a2,a1 = 0                   (4)

 
对于单向器件而言,如放大器(端口1为输入,端口2为输入),可能用S11表示输入阻抗,用S21表示频率相应,用S12表示反向断绝,用S22表示输入阻抗。数据转换器也是一种单向器件,但其端口2畸形是数字输入,这对于丈量息争读都市发作肯定的影响。

 
将S参数扩展到多端口器件以及差分器件

 
可能将S参数框架扩展到任意数目的端口,无意思的参数数目为2N,其中N表示端口数目。了始终少集成电路由于振荡以及共模按捺才气增强而具备差分输入以及输入。射频采样ADC(如TI的ADC12DJ5200RF)通常具备差分射频输入以及差分时钟输入。我们还可能进一步扩展S参数框架,以反对差分端口。


为餍足严苛的运用恳灰求而构想?


 Test and measurement icon RF?HQS=asc-dc-hsc-ADC12DJ5200RF-blog-pf-null-wwe" target="_blank">运用超高速ADC以餍足未来测试以及丈量运用的需要


如图2所示,对于差分端口来讲,我们必须区别共模波以及差模波。两种模式具备相同的入射振幅,但差模入射波具备180度的相移,而共模入射波具备相同的相位。

图2:差模波以及共模波
 

对于端口之间没有反馈的线性器件来讲,可能接收叠加法,把柄单端S参数丈量(在任何给定时间内,只要一个端口具备处于活动形态的入射波)来计较出差共夹杂模式S参数。当代高功能VNA还反对用差模或者共模波同时劝慰两个端口。

 
丈量数据转换器S参数所面临的挑衅

 
数据转换器的半摹拟对于折字特色给丈量S参数带来了挑衅。VNA了始终能直接与数据转换器的数字总线相毗邻,因此须要接收尤为的模式来举行丈量。

 
本系列文章的第二部门将介绍丈量德州仪器射频采样数据转换器S参数的模式。第三部门将会商若安在射频采样数据转换器体系的构想中运用S参数。




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