矢量網絡分析儀可以測阻抗,Z參數。但是在指標手冊中,很少有標注阻抗測量範圍的。如何判斷網絡分析儀的阻抗測量範圍呢?
看到一條傳輸線Z11測試結果,你能知道它的特性阻抗嗎?
測一個開路器OPEN的Z11,從幾?到幾k?的曲線是什麽情況?
阻抗測量範圍
反射係數 Γ=(z-1)/(z+1),其中歸一化阻抗 z=Z/Z0
阻抗測量範圍是在短路和開路之間,對應反射係數Γ在{-1,1}之間。反射係數Γ對應單端口反射散射參數S11。通常,矢量網絡分析儀的指標手冊中,規定了反射測試準確度,例如R&S ZVA:當反射係數接近1時,反射測量不確定度<0.015。
假設反射不確定度範圍±0.02,對應反射係數範圍{-(1-0.02),(1-0.02)}之間。
Z=(1+Γ)/(1-Γ) *Z0
Z_max = (1+0.98)/(1-0.98)*50 = 4950Ω
Z_min = (1-0.98)/(1+0.98)*50 = 0.5Ω
射頻阻抗分析
射頻阻抗Z=R+jX,其幅度和相位隨頻率變化而周期性變化。以下實例,分析一段傳輸線+電阻的Z11阻抗特性。
根據電長度不同,Z11參數頻響周期性變化,此周期對應端口輸入電長度2倍。
例1:電長度100mm的5kΩ負載Z11分析
①傳輸線電長度 Le = 100mm;
②傳輸線阻抗 Zt = 50Ω;
③負載電阻 R = 5kΩ;
答:Z11仿真結果1.5GHz周期變化。
①阻抗相位過零點頻率:fc = C0/(2×Le) = 1.5GHz
②最大值 Z11c = R = 5kΩ
③最小值 Z11p = R × (Zt/R)^2 = 0.5Ω
例2:電長度100mm的50Ω負載Z11分析
答:當R= 5kΩ電阻更換為R=50Ω時,Z11=50Ω。
例3A:電長度100mm的75Ω傳輸線+50Ω負載Z11分析
答:當R=50Ω,Zt = 75Ω時
①阻抗相位過零點頻率:fc = C0/(2×Le) = 1.5GHz
②峰值 Z11p = R × (Zt/R)^2 = 112.5Ω
③最小值 Z11c = R = 50Ω
例3B:假設通過上圖結果,求取傳輸線特性阻抗
答:傳輸線 Z11t = R × SQRT(Z11p/R) = 75Ω
例4:電長度100mm的75Ω傳輸線+75Ω負載Z11分析
答:當R=75Ω,Zt = 75Ω時
①阻抗相位過零點頻率:fc = C0/(2×Le) = 1.5GHz
②Z11 = R = 75Ω
矢量網絡分析儀阻抗測量範圍0.5~4950?。
RF阻抗隨頻率周期性變化:
<1>阻抗相位過零點頻率
<2>當阻抗匹配 Zt = R 時,
Z11 = R
<3>n∙fc阻抗相位過零點是純電阻
<4>n∙fc/2阻抗相位±90°頻率對應阻抗
<5>C0 = 3×10^8
<6>傳輸線末端負載阻抗 ZL
<7傳輸線阻抗Zt>
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