向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了
广告

S参数究竟是什么?

时间:2019-06-04 作者:德州仪器 阅读:
传统上,ADC信号和时钟输入都采用集总元件模型来表示。但是对于RF采样转换器而言,其工作频率已经增加至需要采用分布式表示的程度,那么原有的方法就不适用了。

现代高速模数转换器(ADC)已经实现了射频(RF)信号的直接采样,因而在许多情况下均无需进行混频,同时也提高了系统的灵活性和功能。

传统上,ADC信号和时钟输入都采用集总元件模型来表示。但是对于RF采样转换器而言,其工作频率已经增加至需要采用分布式表示的程度,那么原有的方法就不适用了。

本系列文章将从三个部分入手,说明如何将散射参数(也称为S参数)应用于直接射频采样结构的设计。

起决定性作用的S参数

S参数就是建立在入射微波与反射微波关系基础上的网络参数。它对于电路设计非常有用,因为可以利用入射波与反射波的比率来计算诸如输入阻抗、频率响应和隔离等指标。而且由于可以用矢量网络分析仪(VNA)直接测量S参数,因此无需知晓网络的具体细节。

图1所示的是一个双端口网络的例子,其入射波量为ax,反射波量为bx,其中x是端口。在该讨论中,我们假设被测器件是线性网络,因此适合采用叠加法。

 

ti-sparameters-1.JPG

图1:双端口网络波量

通常情况下,在测量所有端口上的反射波时,VNA一次只刺激一个端口(通过将入射波推到该端口)。而且所测量的这些波量是非常复杂的,因为每个波量都有相应的振幅和相位。因此,这个过程需要针对每个测试频率下的每个端口不断重复。

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。这些比率通常用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,假设一次只刺激一个端口,那么其他端口的入射波为零(用系统的特性阻抗Z0来表示终止)。

方程式1至4适用于四个双端口S参数。S11和S22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与之相同,但端口2为输入,端口1为输出)。

S11 = b1/a1,a2 = 0                    (1)

S21 = b2/a1,a2 = 0                    (2)

S12 = b1/a2,a1 = 0                    (3)

S22 = b2/a2,a1 = 0                    (4)

对于单向器件而言,如放大器(端口1为输入,端口2为输出),可以用S11表示输入阻抗,用S21表示频率响应,用S12表示反向隔离,用S22表示输出阻抗。数据转换器也是一种单向器件,但其端口2通常为数字输出,这对测量和解读都会产生一定的影响。

将S参数扩展到多端口器件和差分器件

可以将S参数框架扩展到任意数量的端口,有意义的参数数量为2N,其中N表示端口数量。许多集成电路由于振荡和共模抑制能力增强而具有差分输入和输出。射频采样ADC(如TI的ADC12DJ5200RF)通常具有差分射频输入和差分时钟输入。我们还可以进一步扩展S参数框架,以支持差分端口。

如图2所示,对于差分端口来说,我们必须区分共模波和差模波。两种模式具有相同的入射振幅,但差模入射波具有180度的相移,而共模入射波具有相同的相位。

ti-sparameters-2.JPG

图2:差模波和共模波

对于端口之间没有反馈的线性器件来说,可以采用叠加法,根据单端S参数测量(在任何给定时间内,只有一个端口具有处于活动状态的入射波)来计算出差共混合模式S参数。现代高性能VNA还支持用差模或共模波同时刺激两个端口。

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给测量S参数带来了挑战。VNA不能直接与数据转换器的数字总线相连接,因此需要采用专门的方法来进行测量。

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射频采样数据转换器系统的设计中使用S参数。

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
您可能感兴趣的文章
  • 实验:PN结电容与电压的关系 本实验活动的目的是测量反向偏置PN结的容值与电压的关系。
  • 为何如今的服务器应用都在使用54V BLDC电机? 大家可能都听说过“云计算”,但是大多数人对于“云计算”的认识仅限于我们可以通过计算机和智能手机访问重要数据,至于这些数据实际存储在什么地方则不必考虑。那么究竟什么是云计算呢?
  • 【360度看新一代示波器】:12位示波器“芯“趋势 你说,我要“信号小,精度高”。
  • 这些技术为何没能更早“出世”? 你是否想到目前我们有什么几乎已经准备好、却还没实现的技术或装置?
  • 双端口双极性电源 双象限电源可以为相同的输出端口提供正电压或负电压,而采用LT8714 4象限控制器可以轻松制造出这种电源。此处所示的双象限电源可用于多种应用,从玻璃贴膜(更改极性会改变晶体分子的排列)到测试测量设备,应用广泛。
  • 带故障注入功能的高精度旋转变压器仿真系统 旋转变压器在EV、HEV、EPS、变频器、伺服、铁路、高铁、航空航天等需要获取位置和速度信息的应用中获得广泛使用。这些系统采用旋转变压器数字转换器(RDC)来获取数字位置和速度数据。用户的系统会出现干扰和故障问题,很多时候他们都想评估角度和速度在受干扰条件下的精度性能,找出和验证引发问题的根本原因,然后修复和优化系统。
相关推荐
    广告
    近期热点
    广告
    广告
    广告
    可能感兴趣的话题
    广告