對(duì)于板級(jí)SMA頭連接器參數(shù)提取方法您知道多少，下文中，仁昊偉業(yè)科技電子工程師將會(huì)針對(duì)“板級(jí)SMA頭連接器參數(shù)提取方法”做一些分析，希望我們的分析對(duì)于您了解sma頭連接器有一定的幫助。
一、 前言
射頻微波及高頻高速測試中，SMA 接頭扮演著相當(dāng)重要的一個(gè)角色，它連接了測量儀器與待測電路，可以說是測量儀器與待測電路之間的橋梁，而在傳統(tǒng)中的一般高速電路的測量中，一般皆沒有將SMA 接頭的效應(yīng)考慮進(jìn)去，往往所測量出來的結(jié)果，并不是一個(gè)單純的電路板參數(shù)，而是包含著SMA接頭效應(yīng)在里頭的電路板參數(shù)，而此時(shí)將測量的電路板參數(shù)再進(jìn)行后續(xù)的各種分析時(shí)，因?yàn)椴]有減去SMA接頭的效應(yīng)，所獲得的后續(xù)分析結(jié)果，準(zhǔn)確度將會(huì)受到影響。
二、使用HFSS提取SMA接頭參數(shù)
在本研究論文中，第一階段SMA接頭參數(shù)的提取，我們使用HFSS仿真軟件進(jìn)行，我們繪制出兩個(gè)SMA接頭對(duì)接的3D Model，對(duì)于后續(xù)的S-Parameter分析結(jié)果，影響最主要為Teflon介質(zhì)材質(zhì)的部份，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)SMA 3D Model時(shí)，我們主要針對(duì)SMA接頭中Teflon材質(zhì)其中的Relative Permeability與Loss tangent兩者進(jìn)行調(diào)整，并且與測量的情形進(jìn)行比較找出最正確的值。
由于網(wǎng)絡(luò)分析儀測量上的限制，我們必須將兩個(gè)SMA接頭連接起來(如圖一)，并且使用時(shí)域反射儀測量對(duì)接后的SMA接頭阻抗是否為50歐，之后再接上網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測量，測量的范圍為50MHz到10GHz，測量結(jié)果(如圖二)。
圖一、SMA 接頭對(duì)接圖
圖二、SMA接頭測量S11參數(shù)曲線圖
我們從網(wǎng)絡(luò)分析儀取得雙SMA接頭對(duì)接的S11參數(shù)之后，接下來就要開始使用HFSS來進(jìn)行SMA接頭3D Model的制作，首先第一步就是先制作好SMA接頭的3D Model(如圖三)，接著按照流程圖(如圖四)上的流程，進(jìn)行參數(shù)的提取，測量與模擬的結(jié)果，不斷的進(jìn)行兩者間的對(duì)照，假設(shè)模擬結(jié)果不符合測量的結(jié)果，即返回3D Model進(jìn)行Teflon材質(zhì)參數(shù)上的修改，最后即可得到一個(gè)正確的單一SMA接頭的3D Model。
圖三、SMA接頭3D Model繪制圖
圖四、使用HFSS提取SMA接頭參數(shù)流程圖
模擬的頻率范圍為100MHz到10GHz，而在Teflon材質(zhì)Relative Permeability參數(shù)等于3.317，Loss tangent參數(shù)等于0.0035時(shí)，我們得到了與測量結(jié)果吻合的S11參數(shù)(如圖五)。
圖五、SMA接頭S11仿真曲線圖
我們使用Matlab將測量的結(jié)果與模擬的結(jié)果進(jìn)行兩者間的對(duì)照，取樣的點(diǎn)數(shù)為201點(diǎn)，頻率的范圍為50MHz到10GHz。由圖六可以看到，整體的S11參數(shù)大致上與測量結(jié)果吻合，但是在頻率5GHz之后，數(shù)值部份已經(jīng)漸漸無法相當(dāng)吻合，我想這可以歸究于S11參數(shù)是反射系數(shù)的關(guān)系，而整體的S11參數(shù)是很不好測量的，因?yàn)槠鋽?shù)值都是在-30dB到-60dB之間，是相當(dāng)小的值，因此如果有不小心動(dòng)到測量的線路，或是線路有抖動(dòng)的問題，都會(huì)造成量測結(jié)果的不準(zhǔn)確，而模擬的參數(shù)對(duì)于實(shí)際上所測量的結(jié)果，通常也都會(huì)有一定程度上的誤差，因此只能做到盡量與測量結(jié)果吻合。
圖六、模擬與測試結(jié)果對(duì)照
三、使用ADS進(jìn)行SMA Model的驗(yàn)證
在使用HFSS提取完SMA接頭3D Model的S-Parameter之后，接下來所要做的就是使用ADS (Advanced Design System )進(jìn)行SMA接頭參數(shù)的驗(yàn)證。我們可以將S-Parameter轉(zhuǎn)成矩陣的表示方法(如圖七)，假設(shè)SMA接頭參數(shù)各為[A]及[C]，電路板參數(shù)為[B]，量測結(jié)果為[D]即可得到圖七中的式子。
圖七、電路參數(shù)矩陣示意圖
在本論文中，我們另外制作了2cm與4cm長傳輸線的電路板(如圖八)進(jìn)行模擬與測量的互相驗(yàn)證，驗(yàn)證的方法為;先使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量實(shí)際2cm與4cm長傳輸線電路板之參數(shù)，接著將所測量出的結(jié)果代入ADS中，即可得到分析之結(jié)果(如圖九及圖十)。
圖八、2cm與4cm長傳輸線電路板
圖九、2cm長傳輸線電路板S參數(shù)
圖十、4cm長傳輸線電路板S參數(shù)
接著再將先前由HFSS所提取出的SMA接頭參數(shù)，代入ADS中，即可取得模擬的結(jié)果，我們?cè)賹⒛M的結(jié)果與量測的結(jié)果，進(jìn)行兩者間的互相驗(yàn)證(如圖十一及圖十二)，從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，兩者間的對(duì)照可以說是非常吻合，而在2GHz的共振點(diǎn)，是由電路板的共振所造成的，因此從兩者間的驗(yàn)證，我們可以得知之前從HFSS之所提取出的SMA接頭參數(shù)，是正確無誤的。而在往后的高速電路測試模擬中，我們即可代入此SMA 接頭的參數(shù)，將SMA接頭的效應(yīng)考慮進(jìn)去，所得到的結(jié)果將會(huì)更為正確，也將會(huì)是一個(gè)更為單純，不包括SMA效應(yīng)在里頭的電路板參數(shù)。
圖十一、2cm傳輸線模擬與測量對(duì)照?qǐng)D
圖十二、4cm模擬與測量對(duì)照?qǐng)D
四、結(jié)論
本論文成功地完成使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件Ansoft HFSS進(jìn)行SMA接頭的3D Model的繪制及模擬，并且在HFSS中調(diào)整SMA接頭的介質(zhì)參數(shù)，而在Teflon材質(zhì)Relative Permeability參數(shù)等于3.317，Loss tangent參數(shù)等于0.0035時(shí)，我們得到了與測量結(jié)果吻合的S參數(shù)，并且使用ADS軟件平臺(tái)，驗(yàn)證獲得2公分及4公分長傳輸線具有相同模擬及測量結(jié)果。
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