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如何将散射参数(S参数)应用在直接射频采样结构的设计上?谷易电子射频芯片测试座!

发表时间:2022-11-16 15:58:51浏览量:237

现代高速模数转换器(ADC)射频已经实现(RF)直接采样信号,因此在很多情况下不需要混频,同时也提高了系统的灵活性和功能。因此相匹配的(ADC)射频芯片RF测试座在测试中至关重要,传统上,ADC采用集...

现代高速模数转换器(ADC)射频已经实现(RF)直接采样信号,因此在很多情况下不需要混频,同时也提高了系统的灵活性和功能。因此相匹配的(ADC)射频芯片RF测试座在测试中至关重要,传统上,ADC采用集总元件模型来表示信号和时钟输入。但是对于RF对于采样转换器来说,其工作频率已经增加到需要采用分布式表示的程度,那么原来的方法就不适用了。


从以下三个方面进行分析:

1、起决定性作用的S参数

S参数是基于入射微波与反射微波关系的网络参数。由于入射波与反射波的比率可用于计算输入阻抗、频率响应、隔离等指标,因此对电路设计非常有用。因为可以使用矢量网络分析仪(VNA)直接测量S参数,所以不需要知道网络的具体细节。

入射波量为ax,反射波量为bx,其中x是端口。我们假设被测设备是线性网络,因此适合叠加法。在测量所有端口的反射波时,VNA一次只刺激一个端口(通过将入射波推到端口)。由于每个波量都有相应的振幅和相位,所测得的波量非常复杂。因此,该过程需要在每个测试频率下重复每个端口。

 

对于双端口器件,我们可以从测量数据中形成四个有意义的比率。通常使用这些比率sij表示,反射端口由i表示,入射端口由j表示。如上所述,假设一次只刺激一个端口,则其他端口的入射波为零(系统特性阻抗Z0表示终止)。

方程式1至4适用于四个双端口S参数。S11 andS22 分别表示端口1和端口2的复阻抗。S21表示传输特性,端口1为输入,端口2为输出(S12 但是端口2是输入,端口1是输出)。

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,可以使用放大器(端口1为输入,端口2为输出)S11表示输入阻抗,用S21表示频率响应,使用频率响应S12表示反向隔离,使用S22表示输出阻抗。数据转换器也是一种单向装置,但其端口2通常是数字输出,这对测量和解释都有一定的影响。需要注意的是一定要详细的测试需求,根据详细的测试需求定制相应的射频芯片测试座。避免在测试时达不到预期测试效果。


2、S参数扩展到多端口器件和差分器件

S参数框架可以扩展到任何数量的端口,有意义的参数数为2N,N表示端口的数量。由于振荡和共模抑制能力的提高,许多集成电路输入输出不同。射频采样ADC(如TI的ADC12DJ5200RF)差分射频输入和差分时钟输入通常可用。为了支持差分端口,我们还可以进一步扩展S参数框架。

对于差分端口来说,我们必须区分共模波和差模波。两种模式的入射振幅相同,但差模入射波相移180度,共模入射波相位相同。

 

对于端口之间没有反馈的线性设备,可以根据单端S参数(在任何给定的时间内,只有一个端口具有活动状态的入射波)的叠加方法来计算旅行混合模式S参数。现代高性能VNA还支持两个端口同时用差模或共模波刺激。

 

3、测量数据转换器S参数所面临的挑战

数据转换器的半模拟半数字特性对测量S参数提出了挑战。VNA数据转换器的数字总线不能直接连接,因此需要采用特殊的测量方法。

本系列文章的第二部分将介绍测量德州仪器射频采样数据转换器S参数的方法。第三部分将讨论如何在RF采样数据转换器系统的设计中使用S参数。

谷易电子射频芯片、端口器件、模块、分立器件行业应用测试中,首要的是确认测试需求、详细规格参数。目前很多射频设备公司,虽然包装形式多样,但都有共同的特点,测试量不如传统MCU,逻辑芯片和其他芯片测试数量巨大,因此一般以工具的形式进行手动测试。此外,由于上述射频芯片测试对插件损伤的要求较高,测试座的设计、阻抗匹配和特殊性PCB设计结构复杂,有一定的衰减。这种成本和效率不同的方式不受这些公司的青睐。对于大型射频设备制造商来说,射频测试座仍然是主流需求,尤其是5G,随着快速发展,其需求仍然巨大,FT用于测试的射频ATE用于老化的测试座和测试座burnin射频测试座,都是重点。


 

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