Jump to content

    
Skandalli

TRL-калибровка с VNA E8361A

Recommended Posts

Здравствуйте. Помогите советом. 

Случилась неприятность, понадобилось замерить конденсатор (кристалл). Диапазон измерений от 1ГГц до "как можно больше". "Замерять надо было еще вчера, срочно, на том, что есть" (с) начальство. Ситуация осложняется тем, что в практике подразделения таких измерений никогда не было в силу специфики работы. 

Кристалл очень маленький - разваривается на ПП. Поэтому нужно делать, как я понимаю, TRL калибровку. 

В наличии есть две ПП на каждой три равные МПЛ на 10 ГГц. 

Вопросы:

1) Достаточно ли сделать меру Match (например, установив на плату 50 ом) и меру Short (закоротка МПЛ)? Мера Line, насколько я понимаю, может быть заменена Match.

2) Можно ли не проводить калибровку Thru (структура платы не позволяет это сделать), или заменить ее просто SMA-переходом? Да, это погрешность, насколько она большая в случае с переходом?

3) Был скалиброван VNA с помощью Ecal, а потом проведено измерение S11 обычного керамического конденсатора известной емкости. В AWR по S11 на основании эквивалентной модели L-C-R емкость подобрать не удалось. В принципе, это понятно - разъемы, МПЛ и т.д. То есть, вариант стандартной калибровки не работает. 

4) Как правильно задать новый набор в VNA? Есть ли там какие-то нюансы, типа классов калибровки S11A, S11 и и тд.? 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Match не используется вообще. В качестве Reflect может использоваться ХХ либо КЗ. Количество Line разной длины зависит от диапазона частот. В Thru должен быть весь тракт кроме конденсатора, вместо конденсатора сделайте перемычку.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ответы:

1) Прелесть TRL (Thru, Reflect, Line) калибровки в том, что можно не использовать трудный в изготовлении стандарт 50 Ом, работающий в широком диапазоне частот. Остальные стандарты легки в расчётах и относительно просты в изготовлении.

2) Нет, нельзя. Поскольку вы хотите избавиться от ошибок, вносимых оснасткой, то вам необходимо в оснастку поставить перемычку (Thru)  желательно очень короткую или нулевой длины. 

3) Смысл калибровки - избавиться от ошибок, вносимых оснасткой. Если вы откалибровали прибор ECal, то плоскость калибровки находится на разъёма кабелей, которые вы прикручивали к ECal. Вам же нужно перенести плоскость калибровки к измеряемому объекту, те к конденсатору. Логично, что вы измеряете плату+конденсатор и LCR модель не работает. 

4) Для TRL калибровок нюансов нет, вам только нужно рассчитать требуемые параметры исходя из размеров изготовлены вами стандартов. 

 

Возможно следующее решение:

Стандарт Thru: очень короткая перемычка вместо конденсатора (или если можно распилить оснастку пополам и соединить мпл между собой) 

Стандарт Reflection: ничего вместо конденсатора, а лучше отведённые на большое расстояние две половинки оснастки

Стандарт Line: линия 50 ом заданной длины. Длину можно определить исходя из диапазона частот, в котором собираетесь измерять. Если диапазон широкий, то может понадобиться несколько линий

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 минуты назад, semigas сказал:

Стандарт Reflection: ничего вместо конденсатора, а лучше отведённые на большое расстояние две половинки оснастки

То есть, подводящие к конденсатору полоски оставляем разомкнутыми?

 

37 минут назад, semigas сказал:

Стандарт Line: линия 50 ом заданной длины. Длину можно определить исходя из диапазона частот, в котором собираетесь измерять.

Если линия будет не равна lambda/4? Это сильно искажает измерения? 

 

55 минут назад, semigas сказал:

вам только нужно рассчитать требуемые параметры исходя из размеров изготовлены вами стандартов

Это loss, delay - все то, что можно посчитать Txline или AWR, верно?

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Skandalli said:

В наличии есть две ПП на каждой три равные МПЛ на 10 ГГц. 

Если есть Ecal на коаксиале и просто отрезок печатной платы с такой же линией, как на плате с DUT, то можно просто подрезать плату до нужной длины, повесить на неё разъемы, и всё это разом дээмбэднуть - это самый простой и точный путь, т.к. не нужно делать кучи стандартов, просто сделать 2xThru как на плате c DUT и всё - остальное делается в уже существующем софте.

deem.PNG

2xthru.PNG

Share this post


Link to post
Share on other sites
44 минуты назад, Freesom сказал:

Если есть Ecal на коаксиале и просто отрезок печатной платы с такой же линией, как на плате с DUT, то можно просто подрезать плату до нужной длины, повесить на неё разъемы, и всё это разом дээмбэднуть - это самый простой и точный путь, т.к. не нужно делать кучи стандартов, просто сделать 2xThru как на плате c DUT и всё - остальное делается в уже существующем софте.

 

 

Да, есть печатная плата с точно таким же полоском, как и на плате с кристаллом. Кристалл одним контактом сидит на земле. 

То есть:

1) Устанавливаем на плату разъемы (получается некая линия на проход)

2) Калибруемся

2) Измеряем плату - S11

3) Измеряем кристалл - S11

и на ПК это дело обрабатываем? В чем это можно быстро обработать (никогда не приходилось таким заниматься)?

 

P.S. 2x Thru - это просто линия на проход же? или речь идет об удвоенной длине. То есть если от разъема к DUT идет МПЛ длиной L, то тут 2L?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да, именно так. Суть в том, чтобы вычесть из измеренной платы с кристаллом весь хвост "ланчеры плюс подводящие линии", т.е. перенести референсную плоскость прямо к контактам кристалла.

Обычно это делается на проход, то ничего не мешает и для устройства с одним портом сделать

dut.PNG

deem_2.PNG

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Skandalli said:

В чем это можно быстро обработать (никогда не приходилось таким заниматься)? 

Чтоб просто пощупать что оно такое, можно скачать пробную версию тут: https://clearsig.com/clearsig/download/  Лицензию на 30 дней для неё раздают тут (лицензия генерируется автоматически по MAC-адресу, после заполнения полей "Or Fill In the Fields Manually:"): https://clearsig.com/license/trial-license/request-trial-interactive?branding=aitt

Конечно есть и более жирные, вылеченные от пробных периодов варианты, но если вам надо ещё вчера и на разок, то эта сгодится.

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 часа назад, Freesom сказал:

Чтоб просто пощупать что оно такое,

Результат какой-то удручающий. Что-то я упускаю, судя по всему. 

Был взят Genesys, был взят файл S-param конденсатора Murata. Собрал "структуру" типа DUT+что-то вокруг. Снял S-par.

Нарисовал еще одну схему, без S-par, но с удвоенной длиной полоска. Снял S-par.

Запихал это все в AITT, получил что-то бредовое. По моим представлениям, я должен бы получить что-то очень похожее на исходные данные Murata. Но нет. Скрины прилагаю. В том числе и сравнительные графики (последний скрин). 

Спойлер

DUT.thumb.jpg.0d25ce83935d4e899df8beab424c2c4b.jpg

Thru.thumb.jpg.865543a51fe4d09f8448670ecf7cef5b.jpg

1.thumb.jpg.536cf6852a198f490c596bb8d2a2ff9e.jpg

2.thumb.jpg.7ef1ed15dcf70da27ce19fb589e72aea.jpg

3.thumb.jpg.6254baee7baebeec8563d64c9a6e1bcd.jpg

4.thumb.jpg.86d0b036f08ef8fadf1d2b9922cb7d59.jpg

5.thumb.jpg.e1ec2c72f9b4f037af64e4081c656cd8.jpg

6.thumb.jpg.bec3cd18251a8384931d3cab796a2945.jpg

7.thumb.jpg.b687cc9e6b91bc33b32f6e162d6d96c6.jpg

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Skandalli said:

Результат какой-то удручающий. Что-то я упускаю, судя по всему.

Да, так и есть. Забыл сказать, у каждого математического алгоритма есть свои ограничения. Эта процедура требует, чтобы у тестового образца 2xThru отражение S11 во всём частотном диапазоне было не выше прохождения S21. Для реальных измерений это так и будет, потому что коннекторы не настолько резонансны, а линия не будет метровой длины. В вашем примере попробуйте взять ёмкость 0.2pf вместо 2pf и всё должно работать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, Freesom сказал:

есть свои ограничения.

Спасибо. А если схему видоизменить в однопортовую схему? AITT не работает с s1p, то есть S-par второго порта должен быть, но если он будет показывать какой-то рандом, то это может как-то сказаться на деембеддинге S11?

Спойлер

2.thumb.png.b73dbfc8ee8b9ba1cc47732e6c59e84a.png

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 hours ago, Skandalli said:

то есть S-par второго порта должен быть, но если он будет показывать какой-то рандом, то это может как-то сказаться на деембеддинге S11?

Надо пробовать, потому что фиг его знает как там это реализовано, по логике вещей S11 пострадать не должен, а вот что будет с S21, который на уровне шумов будет - затрудняюсь сказать.

Смотрите, в чём там суть. Есть измеренная полная матрица 2xThru, про структуру 2xThru известно, что она симметрична, это позволяет посчитать матрицу её половинки. Т.е. надо перейти во временную область, после преобразования гарантировать причинность - т.е. отрезать хвосты в моменты времени t<0, гарантировать пассивность, т.к. DUT может быть активным, а 2xThru - точно нет, сделать экстраполяцию до DC (так что чем с меньшей частоты вы делает замер, тем меньше ошибка экстраполяции). Тогда во временной области можно распилить 2xThru ровно пополам и обратным преобразованием в частотную область посчитать матрицу рассеяния каждой половинки. А дальше уже идёт довольно тривиальная задача дээмбединга - она реализована наверно в каждом схемном симуляторе, который есть на рынке. Даже в Matlab это в пару строк делается. Т.е. всё что вам нужно, это получить в виде файла матрицу рассеяния половинки 2xThru, а дальше в том же Genesys дээмбэднуть её из однопортовой структуры.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вторая часть марлезонского балета. Замерил конденсатор murata, получил эквивалентную схему R=0.04, R=190 pH, C=101 pF. Все вроде похоже на правду. Теперь надо вытащить из S11 зависимость C(f). Agilent на своем форуме прям так и рекомендует: 

Yin=yin(S11, PortZ1)
Bin=imag(Yin)
Cap=Bin/(2*PI*freq).

Но в этом случае я получаю что-непонятное, с резонансом под десятки пФ. Что-то не так. В чем может быть загвоздка? 

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 hours ago, Skandalli said:

Замерил конденсатор murata, получил эквивалентную схему R=0.04, R=190 pH, C=101 pF

Как это всё включено: последовательно, параллельно, T- или П- образно и как получены параметры каждого элемента?

Если емкость идеальная и включена шунтом, то указанная формула то верная, но если параметры всех паразитных элементов насильно запихнуть в C, то что-то непонятное со значением C конечно и выйдет.

Если все три элемента включены параллельно шунтом, то правильно будет S11= - Z0*Y/(2+Z0*Y),  где Y=1/R+jωC+1/jωL

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Измерения на печатных платах с микрополосками обычно дают огромный разброс результатов, в том числе и из за неповторяемости пайки. Лучше попытаться заиметь адаптер с прижимом типа

http://www.icmicrowave.com/methods.asp?id=42

Там на сайте много разных адаптеров для СВЧ измерений как активых, так и пассивных элементов.

Или вот такое сделать, если есть инструментальная мастерская. Разьемы конечно надо покупать, а остальное- там обычная слесарка. По-середине еще тефлоновая подставка нужна под исследуемый конденсатор. Очень желателен калиброванный SOLT набор без раземов на керамике, но можно калиброваться и по самодельным элементам и отрезкам линии, тогда идеальная нагрузка не нужна.

3680-universal-test-fixture.png?h=310&w=

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.