晶體管 S 參數(shù)重要性

微波晶體管按功能分類可分為微波低噪聲晶體管和微波大功率晶體管，低噪聲晶體管和大功率晶體管被用于設(shè)計低噪聲放大器和功率放大器。正常情況下晶體管廠家會在晶體管的使用手冊上給出相應(yīng)的 S參數(shù)和推薦電路，微波設(shè)計人員根據(jù)廠家提供的阻抗值設(shè)計微波晶體管的輸入和輸出匹配電路。

如果S參數(shù)不準(zhǔn)確就不能精準(zhǔn)設(shè)計電路，例如|S21|2代表的功率增益測試數(shù)據(jù)計算偏小1dBm，將導(dǎo)致總體設(shè)計輸出功率偏大1dBm，和射頻模塊設(shè)計達(dá)不到指標(biāo)。所以準(zhǔn)確測量晶體管S參數(shù)非常重要。

晶體管輸出端接匹配負(fù)載時的S參數(shù):S12為反向傳輸系數(shù)，也就是隔離度;S21為正向傳輸系數(shù)也就是增益;S11為輸入反射系數(shù)，也就是輸入回波損耗;S22為輸出反射系數(shù)，也就是輸出回波損耗。

晶體管有哪些重要指標(biāo)

功率增益

|S21|2代表的功率增益，因此晶體管的功率增益跟S21參數(shù)有很大的關(guān)系。功率增益小，該晶體管則不適合做功率放大設(shè)計，需要選S21增益大的晶體管。

端口駐波比

駐波比=波腹電壓/波節(jié)電壓，而這兩個電壓跟反射系數(shù)有關(guān)系，反射系數(shù)跟S11和S22有直接關(guān)系，因此其本質(zhì)還是S參數(shù)的影響。失網(wǎng)能直接測出晶體管端口的駐波比，設(shè)計的晶體管應(yīng)盡量減小駐波比，通常情況下駐波比要小于1.5。

反射損耗

反射損耗又稱回波損耗，實際就是S11。晶體管與后端負(fù)載的阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射。反射損耗越小，才是一個好的晶體管設(shè)計。

微波晶體管輸入/輸出阻抗參數(shù)

晶體管的輸入輸出阻抗匹配至關(guān)重要。若輸入阻抗參數(shù)不匹配50Ω，使得進(jìn)入的信號就小，將導(dǎo)致輸出肯定偏小;若輸出阻抗參數(shù)不匹配50Ω，微波信號將很大的能量反射回去，導(dǎo)致輸出信號還是很小。所以輸入輸出都需要測阻抗參數(shù)進(jìn)行50Ω匹配。

噪聲參數(shù)

除去晶體管本身的最小噪聲系數(shù)外，很大程度需要看晶體管的輸入源和輸出信號反射系數(shù)。

帶寬

跟據(jù)晶體管的S參數(shù)，來選擇合適的晶體管類型設(shè)計寬帶放大器，帶寬設(shè)計，例如雙極晶體管S21隨頻率升高而下降快，而MESFET在一定頻率變化較小，所以MESFET晶體管更利于寬帶設(shè)計。

失網(wǎng)能否測試這些重要參數(shù)

失網(wǎng)整體原理框架

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本原理:以三通道二端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為例，內(nèi)部組成:主要是由一個信號源，3 個定向耦合器，一個轉(zhuǎn)換開關(guān)和其它一些設(shè)備(如 幅相接收機(jī)、微處理器、存儲器和顯示器等)組成。如下面的硬件結(jié)構(gòu)框圖所示。

如何測出相應(yīng)參數(shù)

信號源產(chǎn)生相應(yīng)頻率范圍內(nèi)的激勵信號，輸出后通過功分器將信號均分為兩路，一路直接到達(dá)R接收機(jī)，經(jīng)過測試R接收機(jī)得到輸入信號的相關(guān)幅值相位， 另一路信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)在通過被測件后再通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與匹配負(fù)載相連。激勵信號輸入到被測件后會產(chǎn)生反射，被測件端口反射信號與輸入激勵信號在相同物理路徑上傳播，定向耦合器負(fù)責(zé)把同個物理路徑上相反方向傳播的信號進(jìn)行分離，提取的反射信號信息進(jìn)入A接收機(jī)。

最后得到的比值A(chǔ)/R即為被測試件端口反射特性。被測件輸出信號進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)分析儀B接收機(jī)，B接收機(jī)測試得到被測件輸出信號信息。最后得到比值 B/R即為被測試件正向傳輸特性。將這些信號通過幅相接收機(jī)送入微處理器中，經(jīng)過一系列處理后，就可以把該端口的S參數(shù)、反射損耗、駐波比、幅度、相位、群延時、阻抗、增益、增益壓縮點(diǎn)等數(shù)據(jù)準(zhǔn)確顯示在屏幕上。

Keysight E5061B 測試這些指標(biāo)的優(yōu)勢

測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性

系統(tǒng)誤差是最主要的測量誤差來源，必須通過專門的校準(zhǔn)技術(shù)消除。在網(wǎng)絡(luò)分析儀中系統(tǒng)誤差主要包括:由定向耦合器有限方向性造成的方向性誤差，阻抗匹配不理想造成的失配誤差，與頻率變化相關(guān)的跟蹤誤差以及測試通道中信號泄露造成的串?dāng)_誤差。通過 SOLT、TRL、SMC、VMC等校準(zhǔn)方法消除系統(tǒng)誤差。本儀器還可以用電子校準(zhǔn)件更方便快捷，并且可根據(jù)用戶指定特性匹配電子校準(zhǔn)件。

測試速度快

E5061B在9ms內(nèi)掃描速度最高可達(dá) 201 個點(diǎn)，可以更高效快捷的測量產(chǎn)品數(shù)據(jù)，可提高用戶篩選高品質(zhì)產(chǎn)品能力，提高用戶的實際產(chǎn)能。

測試帶寬

E5061B測試帶寬為5Hz-3GHz，能覆蓋絕大部分的微波產(chǎn)品測量帶寬需求，可用于民用通訊 4G、5G，也可用于通信系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航、雷達(dá)制導(dǎo)等微波設(shè)計。

軌跡噪聲低

E5061B的軌跡噪聲能0.005dBrms，能保證測試信號的準(zhǔn)確性，證明測試儀器對被測信號本身幾乎沒影響，能準(zhǔn)確測出信號的 S 參數(shù)等指標(biāo)。





審核編輯：劉清