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矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀阻抗測量

作者:qiuyi   日期:2023-01-03 10:10:16

 

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測阻抗,Z參數(shù)。但是在指標(biāo)手冊中,很少有標(biāo)注阻抗測量范圍的。如何判斷網(wǎng)絡(luò)分析儀的阻抗測量范圍呢?

 

看到一條傳輸線Z11測試結(jié)果,你能知道它的特性阻抗嗎?

 

測一個(gè)開路器OPEN的Z11,從幾?到幾k?的曲線是什么鬼?

 

 

阻抗測量范圍

 

 

反射系數(shù) Γ=(z-1)/(z+1),其中歸一化阻抗 z=Z/Z0

 

阻抗測量范圍是在短路和開路之間,對應(yīng)反射系數(shù)Γ在{-1,1}之間。反射系數(shù)Γ對應(yīng)單端口反射散射參數(shù)S11。通常,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的指標(biāo)手冊中,規(guī)定了反射測試準(zhǔn)確度,例如R&S ZVA:當(dāng)反射系數(shù)接近1時(shí),反射測量不確定度<0.015。

 

 

假設(shè)反射不確定度范圍±0.02,對應(yīng)反射系數(shù)范圍{-(1-0.02),(1-0.02)}之間。

 

Z=(1+Γ)/(1-Γ) *Z0

 

Z_max = (1+0.98)/(1-0.98)*50 = 4950?

 

Z_min = (1-0.98)/(1+0.98)*50 = 0.5?

 

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(shí)例,分析一段傳輸線+電阻的Z11阻抗特性。

 

根據(jù)電長度不同,Z11參數(shù)頻響周期性變化,此周期對應(yīng)端口輸入電長度2倍。

 

例1:電長度100mm的5k?負(fù)載Z11分析

 

傳輸線電長度 Le = 100mm;

 

傳輸線阻抗 Zt = 50?;

 

負(fù)載電阻 R = 5k?;

 

答:Z11仿真結(jié)果1.5GHz周期變化。

 

阻抗相位過零點(diǎn)頻率:fc = C0/(2×Le) = 1.5GHz

 

最大值 Z11c = R = 5k?

 

最小值 Z11p  = R × (Zt/R)^2 =  0.5?

 

 

例2:電長度100mm的50?負(fù)載Z11分析

 

答:當(dāng)R= 5k?電阻更換為R=50?時(shí),Z11=50?。

 

 

例3A:電長度100mm的75?傳輸線+50?負(fù)載Z11分析

 

答:當(dāng)R=50?,Zt = 75?時(shí)

 

阻抗相位過零點(diǎn)頻率:fc = C0/(2×Le) = 1.5GHz

 

峰值 Z11p = R × (Zt/R)^2 = 112.5?

 

最小值 Z11c = R = 50?

 

 

 

例3B:假設(shè)通過上圖結(jié)果,求取傳輸線特性阻抗

 

答:傳輸線 Z11t = R × SQRT(Z11p/R) = 75?

 

 

 

例4:電長度100mm的75?傳輸線+75?負(fù)載Z11分析

 

答:當(dāng)R=75?,Zt = 75?時(shí)

 

阻抗相位過零點(diǎn)頻率:fc = C0/(2×Le) = 1.5GHz

 

Z11 = R = 75?

 

 

結(jié)論

 

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀阻抗測量范圍0.5~4950?。

 

RF阻抗隨頻率周期性變化:

 

阻抗相位過零點(diǎn)頻率

 

當(dāng)阻抗匹配 Zt = R 時(shí),

 

Z11 = R

 

n?fc阻抗相位過零點(diǎn)是純電阻

 

n?fc/2阻抗相位±90°頻率對應(yīng)阻抗

 

C0 = 3×10^8

 

傳輸線末端負(fù)載阻抗 ZL

 

傳輸線阻抗Zt


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