0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

聊一聊“阻抗修正”去嵌入

罗德与施瓦茨中国 来源:罗德与施瓦茨中国 2024-04-17 14:18 次阅读

在非标准接口器件测试中,使用去嵌入方法消除测试夹具等对测试结果的影响已经被很多小伙伴们熟知。在最新的R&S ZNA/ZNB系列矢量网络分析仪(简称:矢网)界面中,加入了“Deembed Assistant(去嵌助手)”,可以帮助各位小伙伴轻松完成去嵌入的操作。

细心的小伙伴们可能注意到了,在“Deembed Assistant(去嵌助手)”中有个“Impedance Correction(阻抗修正)”的选项。小编接到过很多小伙伴的相关提问。关于这个问题,帮助和手册中都没有详细的说明,也挺难用一两句话说明白的。今天我们就来聊一聊啥是“阻抗修正”去嵌入。

506584e8-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png      

图 1“ImpedanceCorrection(阻抗修正)”选项

我们以最常见的单端(Single End)“2x-Thru”去嵌方式来说明。

5083633c-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.jpg      

图 2“2x-Thru”去嵌方式

熟悉去嵌操作的小伙伴都知道,我们只需要测量一次“2x-Thru Coupon(测试条)”,再测试一下“夹具-被测器件-夹具”,R&S的矢网就可以显示被测器件的S参数结果(去嵌后的结果)。那我们就来看看,R&S的矢网背着我们干了哪些“好事”!

第一步,R&S的矢网在测量得到“2x-Thru Coupon(测试条)”的S参数以后,要分别解出“左侧夹具”和“右侧夹具”。每侧的夹具都用一个s2p文件来表征。这一步实际是整个去嵌入的关键。

50933cb2-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png      

图 3由“2x-Thru Coupon(测试条)”测试结果解出“左侧夹具”和“右侧夹具”

为了完成这一步,

我们需要引入两个假设:

假设Ⅰ:“左侧夹具”和“右侧夹具”是完全镜像的

这一假设实际上也是个选项:

50b005ea-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

图4对称夹具选项

如果不勾选这个选项,则需要两个“2x-Thru Coupon(测试条)”,这个操作我们以后再说。

根据这一假设,我们有:

50c1a34a-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png   

假设Ⅱ:“左侧夹具”和“右侧夹具”都是互易的即:

50dd9e74-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

这个假设对于这样的无源夹

具是合理的。

所以我们一共有三个未知数:

50ee8ea0-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

现在我们来看看我们手里的已知量,虽然我们测量得到了“2x-Thru Coupon(测试条)”的四个S参数,但由于我们假设“左侧夹具”和“右侧夹具”是完全镜像的。所以有:

50f7cab0-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

因此,我们可以用的已知量只有两个:

510a54b4-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

利用S参数级联公式或者信号流程图,

我们可以推导出:

5113ae06-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

两个方程,三个未知量,我们是解不出来唯一解的,看来我们陷入了困境。幸亏祖师爷之一的傅里叶老先生提供了一个神器:傅里叶变换与逆变换!既然频域解决不了,我们就转到时域去!矢量网络分析仪的时域测量可以参考我们之前的文章《【实践分享】网分的TDR功能,时频域的双向奔赴》。

5138f576-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

图5“2x-Thru Coupon(测试条)”时域结果

我们把

51444570-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

的结果变换到时域(阶跃响应),得到图 5中蓝色迹线;再把

5152ea12-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

的结果变换到时域(冲激响应),得到图 5中红色迹线。显然,传输的时间是反射时间的一半,也就是说红色迹线峰值对应的位置就是“2x-Thru Coupon(测试条)”的中点,也就是“左侧夹具”和“右侧夹具”的分界面。然后,我们祭出另一样法宝:时域门(Time Gate)!大刀一挥,把

54549526-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

的时域阶跃响应一刀两断(Gating),就得到了

545afd12-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

的时域阶跃响应(图 6)。

547bfa6c-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

图6利用时域门,把51444570-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png变成545afd12-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

有了545afd12-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png的时域阶跃响应结果,利用傅里叶变换,545afd12-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png的频域结果自然唾手可得。惊不惊喜?意不意外?现在,式(8)中有两个方程,两个未知数,我们可以得到“左侧夹具”的s2p文件了。自然,“右侧夹具”的s2p文件也就得到了。剩下的事情就简单了:利用“左侧夹具”和“右侧夹具”的s2p文件,以及测得的“夹具-被测器件-夹具”s2p结果,就可以计算出“被测器件”的s2p结果了。

当然这里还隐含了一个假设:

假设Ⅲ:“夹具-被测器件-夹具”和“2x-Thru Coupon(测试条)”里的“左侧夹具”和“右侧夹具”部分是完全相同的。

一切看起来都很完美,是不是?小编也希望世界是这么简单美好的。但残酷的现实摆在了面前,在很多情况下,去嵌以后的结果在频域上看起来很正常,但转到时域上,就出现了一些奇奇怪怪的东西。

54fbaf6e-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

图7 去嵌结果中出现了奇奇怪怪的东西

这是一个差分连接器对的去嵌结构和去嵌以后的时域阻抗结果(这个例子是差分的,对于单端也是一样的)。图中“M1”的位置对应“0s”,而结果显示,在0s以前,阻抗就明显偏离的系统阻抗100Ω。这个结果被称为“非因果性”。因果性(Causality)这个词听起来有点哲学或佛学的味道,实际上也没那么复杂。我们的世界是一个因果的世界,有因才有果。那在咱们的电子电路领域,因果性意味着有激励才会有响应,响应不应早于激励。根据矢网时域测试原理,激励信号是在0s时刻产生的。在0s之前出现了偏离了系统阻抗的结果,是违背了因果性。这样的结果在现实世界中是不应该存在的。我们现在得到了这样一个结果,真相只有一个:一定是我们在哪一步中出现了问题。

经过各位前辈大佬们的努力工作,终于发现,引起这一问题的主要原因是我们做的第三个假设。在PCB场景中,由于公差控制、玻纤效应、连接器装配等等因素,“2x-Thru Coupon”中的左右侧夹具与“夹具-被测器件-夹具”中的左右侧夹具并不完全一致,尤其是他们的时域阻抗特性。对于线缆场景,情况也基本一致。我们来一起看一下上面的例子。

我们分别看一下“2x-Thru Coupon”和“夹具-被测器件-夹具”的时域阻抗:

5511cb78-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

图8 时域阻抗对比

左图是“夹具-被测器件-夹具”的时域阻抗结果;右图中的紫色迹线为“2x-Thru Coupon”的时域阻抗结果,红色迹线为使用时域门以后得到的左侧夹具时域阻抗结果。可以看出,两个结果中,“左侧夹具”对应的时间范围内,虽然迹线的形状有点像,但还是有差别的,虽然差别只有1-2欧姆,但也足以造成我们去嵌结果的非因果性。

问题找到了,接下来的问题是如何解决这个问题。聪明的小伙伴可能已经想到了一个办法:前面的操作都一样,通过“2x-Thru Coupon”找到中点对应的时间,然后在“夹具-被测器件-夹具”的时域结果上下刀(Gating),得到545afd12-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png的时域结果,问题不就解决了吗?

这确实是一个解决问题的思路。但我们知道,所有的S参数都是相互关联的,也就是说545afd12-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png5864a854-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png587859c6-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png互相影响的。用“夹具-被测器件-夹具”来获得545afd12-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png,用“2x-Thru Coupon”来获得5864a854-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png587859c6-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png,忽略了这些参数间的相互影响,会引起其他的问题的。

前辈大佬们采用了另外一种方法。把“左侧夹具”离散成一系列不同阻抗的均匀传输线级联。具体分成多少段,是由时域点数和“左侧夹具”的电长度决定的。对于每一段均匀传输线,需要两个参数来描述:特征阻抗58c031b0-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png和传输常数58ce3ff8-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png58c031b0-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png可以按上面的思路,由“夹具-被测器件-夹具”的时域结果逐段得到。

当然这里还隐含了一个假设:

为了得到传输常数58ce3ff8-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

我们需要引入另一个假设:

假设Ⅳ:“2x-Thru Coupon”与“夹具-被测器件-夹具”的传输常数是均匀且一致的

基于这一假设,我们可以根据“2x-Thru Coupon”的测量结果得到每一段传输线的传输常数。这样我们即可以得到阻抗特性与“夹具-被测器件-夹具”完全一致的545afd12-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png,又兼顾了545afd12-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png5864a854-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png587859c6-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png之间的互相影响。这种方法就是我们说的“阻抗修正”去嵌入。

5974f0b4-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png

图9前辈大佬提出的解决方法

可以看出来,在“阻抗修正”去嵌入中,我们用假设IV代替了原来的假设III。

图 10是刚才的例子,采用了“阻抗修正”去嵌入技术得到的去嵌结果,与图 7对比,被测器件的时域阻抗特性更加合理,更加符合“因果性”。

59943cda-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.jpg

图10“阻抗修正”去嵌入结果

当然,假设IV也不是完美的,前辈大佬们认为由于引入了这一假设,“阻抗修正”去嵌入的59a438b0-fc81-11ee-a297-92fbcf53809c.png的结果比不做阻抗修正的去嵌入结果精度差。我们在工作对这一点没有明显的感觉,如果各位小伙伴遇到了有明显的差异,欢迎沟通交流。真要是遇到了,只能两害相权取其轻了,毕竟现在还没有一种面面俱到的完美方法。

另外我们还想提醒各位小伙伴一点:“阻抗修正”去嵌入也不是在所有的场景中都适用。比如被测器件是个带通滤波器,那么此时“夹具-被测器件-夹具”结构是无法得到时域阶跃响应结果的,因此不能适用“阻抗修正”去嵌入方法的。小伙伴们只需要在图 1中去掉“Impedance Correction(阻抗修正)”选项前面的“√”,就可以使用标准的去嵌入了。



审核编辑:刘清

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • TDR
    TDR
    +关注

    关注

    1

    文章

    69

    浏览量

    19890
  • 带通滤波器
    +关注

    关注

    18

    文章

    227

    浏览量

    43085
  • S参数
    +关注

    关注

    2

    文章

    139

    浏览量

    46508
  • 傅里叶变换
    +关注

    关注

    6

    文章

    437

    浏览量

    42562
  • 矢量网络分析仪

    关注

    2

    文章

    214

    浏览量

    21531
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    从焊接角度,设计PCB的5个建议

    完成个电路板,需要PCB工程师、焊接工艺、焊接工人等诸多环节的把控。今天通过定位孔、MARK点、留边、焊盘过孔、辅助工具这五个方面从画板的角度跟大家PCB设计。
    的头像 发表于 02-06 10:31 1967次阅读
    从焊接角度<b class='flag-5'>聊</b><b class='flag-5'>一</b><b class='flag-5'>聊</b>,设计PCB的5个建议

    消息队列技术选型的7种消息场景

    我们在做消息队列的技术选型时,往往会结合业务场景进行考虑。今天来消息队列可能会用到的 7 种消息场景。
    的头像 发表于 12-09 17:50 1314次阅读
    <b class='flag-5'>聊</b><b class='flag-5'>一</b><b class='flag-5'>聊</b>消息队列技术选型的7种消息场景

    阻抗匹配

    阻抗匹配,电路加阻抗匹配网络,搞成和负载样的阻抗,这样岂不是多了
    发表于 10-31 17:55

    Altium中Fill,Polygon Pour,Plane的区别和用法

    Fill会造成短路,为什么还用它呢?来Altium中Fill,Polygon Pour,Plane的区别和用法
    发表于 04-25 06:29

    stm32的低功耗调试

    前言:物联网的大部分设备都是电池供电的,设备本身低功耗对延长设备使用至关重要,今天就实际调试总结stm32的低功耗调试。1、stm32在运行状态下的功耗上图截图自stm32l15x手册
    发表于 08-11 08:18

    平衡小车代码的实现

    前言今天代码,只有直立功能的代码。代码总体思路给定个目标值,单片机通过IIC和mpu6050通信,得知数据后,根据角度环计算出个P
    发表于 01-14 08:29

    FPGA的片内资源相关知识

    大家好,到了每日学习的时间了。今天我们来FPGA的片内资源相关知识。 主流的FPGA仍是基于查找表技术的,已经远远超出了先前版本的基本性能,并且整合了常用功能(如RAM、DCM和DSP)的硬核
    的头像 发表于 05-25 14:11 8898次阅读
    <b class='flag-5'>聊</b><b class='flag-5'>一</b><b class='flag-5'>聊</b>FPGA的片内资源相关知识

    IIC总线设计

    大家好,又到了每日学习的时间了,今天咱们来 IIC 总线设计。 、概述: IIC 是Inter-Integrated Circuit的缩写,发音为eye-squared cee
    的头像 发表于 06-22 10:32 9273次阅读

    小米米2月19日停止服务 米宣布关闭服务器

    v8.8.70 及以上版本支持批量导出。 2010年12月10日,反应迅速的小米仅仅用了不到2个月的时间,发布了中国第款模仿kik的产品——米。Kik是款基于手机通信录的社交软件,用户可以免费短信聊天。 2012年5月,
    的头像 发表于 01-20 05:43 6627次阅读

    复活了 能维持多久?

    2021年2月19日,米宣布停服,2021年2月26日,米重新上线。不过这次,米却是以全新的面貌与大家相见。
    发表于 03-08 16:32 1139次阅读

    FPGA中的彩色转灰度的算法

    大家好,又到了每日学习的时间了,今天我们来FPGA学习中可以遇到的些算法,今天就
    的头像 发表于 04-15 15:47 1924次阅读

    【职场杂谈】与嵌入式物联网架构师几个话题

    【职场杂谈】与嵌入式物联网架构师几个话题
    的头像 发表于 08-23 09:19 1294次阅读
    【职场杂谈】与<b class='flag-5'>嵌入</b>式物联网架构师<b class='flag-5'>聊</b><b class='flag-5'>一</b><b class='flag-5'>聊</b>几个话题

    简单DPT技术-double pattern technology

    今天想来简单DPT技术-double pattern technology,也就是双层掩模版技术,在目前先进工艺下,这项技术已经应用的很普遍了。
    的头像 发表于 12-05 14:26 1587次阅读

    芯片设计的NDR是什么?

    今天突然想route相关的问题,讲讲NDR是什么,我也梳理总结下我对NDR的认识。
    的头像 发表于 12-06 15:14 1792次阅读

    啥是“阻抗修正嵌入技术

    步,R&S的矢网在测量得到“2x-Thru Coupon(测试条)”的S参数以后,要分别解出“左侧夹具”和“右侧夹具”。每侧的夹具都用个s2p文件来表征。这步实际是整个
    的头像 发表于 04-17 14:19 844次阅读
    <b class='flag-5'>聊</b><b class='flag-5'>一</b><b class='flag-5'>聊</b>啥是“<b class='flag-5'>阻抗</b><b class='flag-5'>修正</b>”<b class='flag-5'>去</b><b class='flag-5'>嵌入</b>技术