浅谈板级SMA头连接器参数提取方法

对于板级SMA头连接器参数提取方法您知道多少,下文中,德索五金电子工程师将会针对“板级SMA头连接器参数提取方法”做一些分析,希望我们的分析对于您了解sma头连接器有一定的帮助。

一、 前言

射频微波及高频高速测试中,SMA 接头扮演着相当重要的一个角色,它连接了测量仪器与待测电路,可以说是测量仪器与待测电路之间的桥梁,而在传统中的一般高速电路的测量中,一般皆没有将SMA 接头的效应考虑进去,往往所测量出來的结果,并不是一个单纯的电路板参数,而是包含着SMA接头效应在里头的电路板参数,而此时将测量的电路板参数再进行后续的各种分析时,因为并没有减去SMA接头的效应,所获得的后续分析结果,准确度将会受到影响。

二、使用HFSS提取SMA接头参数

在本研究论文中,第一阶段SMA接头参数的提取,我们使用HFSS仿真软件进行,我们绘制出两个SMA接头对接的3D Model,对于后续的S-Parameter分析结果,影响最主要为Teflon介质材质的部份,因此我们在设计SMA 3D Model时,我们主要针对SMA接头中Teflon材质其中的Relative Permeability与Loss tangent两者进行调整,并且与测量的情形进行比较找出最正确的值。

由于网络分析仪测量上的限制,我们必须将兩个SMA接头连接起來(如图一),并且使用时域反射仪测量对接后的SMA接头阻抗是否为50欧,之后再接上网络分析仪进行测量,测量的范围为50MHz到10GHz,测量结果(如图二)。

图一、SMA 接头对接图

图二、SMA接头测量S11参数曲线图

我们从网络分析仪取得双SMA接头对接的S11参数之后,接下來就要开始使用HFSS來进行SMA接头3D Model的制作,首先第一步就是先制作好SMA接头的3D Model(如图三),接着按照流程图(如图四)上的流程,进行参数的提取,测量与模拟的结果,不断的进行两者间的对照,假设模拟结果不符合测量的结果,即返回3D Model进行Teflon材质参数上的修改,最后即可得到一个正确的单一SMA接头的3D Model。

图三、SMA接头3D Model绘制图

图四、使用HFSS提取SMA接头参数流程图

模拟的频率范围为100MHz到10GHz,而在Teflon材质Relative Permeability参数等于3.317,Loss tangent参数等于0.0035时,我们得到了与测量结果吻合的S11参数(如图五)。

图五、SMA接头S11仿真曲线图

我们使用Matlab将测量的结果与模拟的结果进行兩者间的对照,取样的点数为201点,频率的范围为50MHz到10GHz。由图六可以看到,整体的S11参数大致上与测量结果吻合,但是在频率5GHz之后,数值部份已经渐渐无法相当吻合,我想这可以归究于S11参数是反射系数的关系,而整体的S11参数是很不好测量的,因为其数值都是在-30dB到-60dB之间,是相当小的值,因此如果有不小心动到测量的线路,或是线路有抖动的问题,都会造成量测结果的不准确,而模拟的参数对于实际上所测量的结果,通常也都会有一定程度上的误差,因此只能做到尽量与测量结果吻合。

图六、模拟与测试结果对照

三、使用ADS进行SMA Model的验证

在使用HFSS提取完SMA接头3D Model的S-Parameter之后,接下來所要做的就是使用ADS (Advanced Design System )进行SMA接头参数的验证。我们可以将S-Parameter转成矩阵的表示方法(如图七),假设SMA接头参数各为[A]及[C],电路板参数为[B],量测结果为[D]即可得到图七中的式子。

图七、电路参数矩阵示意图

在本论文中,我们另外制作了2cm与4cm长传输线的电路板(如图八)进行模拟与测量的互相验证,验证的方法为;先使用网络分析仪测量实际2cm与4cm长传输线电路板之参数,接着将所测量出的结果代入ADS中,即可得到分析之结果(如图九及图十)。

图八、2cm与4cm长传输线电路板

 

图九、2cm长传输线电路板S参数

图十、4cm长传输线电路板S参数

接着再将先前由HFSS所提取出的SMA接头参数,代入ADS中,即可取得模拟的结果,我们再将模拟的结果与量测的结果,进行两者间的互相验证(如图十一及图十二),从图中我们可以发现,两者间的对照可以说是非常吻合,而在2GHz的共振点,是由电路板的共振所造成的,因此从两者间的验证,我们可以得知之前从HFSS之所提取出的SMA接头参数,是正确无误的。而在往后的高速电路测试模拟中,我们即可代入此SMA 接头的参数,将SMA接头的效应考虑进去,所得到的结果将会更为正确,也将会是一个更为单纯,不包括SMA效应在里头的电路板参数。

图十一、2cm传输线模拟与测量对照图

图十二、4cm模拟与测量对照图

四、结论

本论文成功地完成使用计算机辅助设计软件Ansoft HFSS进行SMA接头的3D Model的绘制及模拟,并且在HFSS中调整SMA接头的介质参数,而在Teflon材质Relative Permeability参数等于3.317,Loss tangent参数等于0.0035时,我们得到了与测量结果吻合的S参数,并且使用ADS软件平台,验证获得2公分及4公分长传输线具有相同模拟及测量结果。

关于板级SMA头连接器参数提取方法就介绍到这了,想了解更多与sma连接器相关的技术文档,可以进入我们的sma连接器产品专题:http://www.china-guan.com/rf-connectors/sma-connectors/,在这个专题上您可以了解产品的性能属性图纸等信息,还可以阅读技术文档板块中的文章。德索五金电子,专业的sma接头制造商,至今已有十三年的历史,产品通过ISO认证,承诺一年质保。

0 回复

发表评论

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注