混合模S參數的底噪及其優(yōu)化方法
大家在使用網分測試Sdc11參數時,可能會發(fā)現網分2個端口處于空載(Open)狀態(tài)時,復位之后(更準確的說是帶了“出廠校準”狀態(tài)),Sdc11的原始值在-40dB左右。
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/202503/468268.htm由于差分S參數的概念相對復雜,用戶可能難以直觀判斷-40dB是否屬于正常范圍。Sdd11或Scc11較好理解,在端口Open的時候,理論上應該是0dB,而Sdc11是混合模參數,即為Port 1的共模激勵、差模響應的反射系數。
根據理論,假設儀器處于完全理想的狀態(tài),Sdc11的底噪應該是“負無窮dB”,當然實際中,儀器總會存在一定的殘余底噪。對于-40dB左右的底噪是否“足夠好”,目前缺乏明確的標準或經驗來判斷。
Sdc11實際上是由四個單端S參數計算得出的混合模參數。為了探究其底噪特性,嘗試通過調節(jié)中頻帶寬(IFBW)來觀察,但是發(fā)現IFBW的大小對Sdc11的底噪沒有影響。
然而,當其中一個端口連接電纜時,Sdc11的表現顯著變差,在0dB和-30dB之間呈周期分布。如下圖:
初步判斷-對稱性
初步判斷,可能Sdc11的底噪和線纜的對稱性有很大關系。為了驗證這一猜測,我們在網分的port 2接上一根相同長度的電纜,發(fā)現Sdc11的底噪果然有所改善,達到了-30dB左右。如下圖:
這一實驗結果更加驗證了剛剛的猜測——可能Sdc11和線纜的對稱性存在著很大關系。
校準驗證
如果在兩個端口連接相同長度電纜的情況下,將網分的參考面校準到電纜端口位置,會發(fā)生什么呢?
我們找來校準件進行校準,果然不出所料,校準完Sdc11底噪到了-50dB左右,相比未校準時的-30dB(盡管兩根電纜長度相同,但仍存在一些不理想因素,且網分的出廠校準也可能存在一定偏差)好了很多。
由此我們可以得出初步結論:要看Sdc11的底噪,一定要做到把網分校準。
附加實驗
接下來我們可以思考一個問題:是否一定要兩根電纜長度相同?如果長度不同會怎么樣?
為了模擬兩邊電纜長度不同的場景,我們直接在Port 1接一根電纜,而Port 2不接電纜,這相當于兩邊電纜長度不一致。
此時我們猜測:即使電纜長度不同,但只要進行校準,Sdc11的底噪仍然可以保持良好。于是使用校準件對僅接一根電纜(即兩邊電纜長度不同)的場景進行了校準。
結果顯示,Sdc11的底噪同樣達到了-50dB左右,與兩根等長電纜且校準后的結果一致。
我們可以由此得出結論:要看Sdc11的底噪,一定要把網分校準,即使兩邊的電纜長度不一樣,只要校準了,Sdc11底噪也會保持良好。
繼續(xù)實驗,此時我們稍微延長port 1的電纜,即加入一個“雙陰”轉接頭(相當于破壞了校準后,其中一側的參考面),發(fā)現Sdc11的底噪立刻發(fā)生了巨大的惡化。
補充:上述規(guī)律不僅符合Sdc11測試結果,同樣適用于Scd11。
小結
差分測量確實具有一定的難度,最好要保持一定的對稱性,而校準更是不可或缺的關鍵步驟。
雖然器件的混合模S參數通常是由單端S參數計算得出(當然也有所謂“真差分”模式),并且可以通過公式推導,但在實際應用中,面對具體問題時,通過有計劃、有步驟的實驗,往往才能夠快速得出實用且可靠的結論。
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