Частые вопросы по RF-технике

ВЧ-делитель мощности формирует два или более контролируемых выхода от общего входа; направленный ответвитель отбирает заданную долю падающей или отраженной волны и сохраняет основной проходной канал. Для делителя сравнивают число каналов, идеальное деление, добавочные потери, баланс, развязку, согласование и мощность. Для ответвителя добавляются коэффициент связи, его неравномерность, направленность, потери главной линии и ориентация.

Делитель нужен для распределения гетеродина, параллельных приемных каналов или когерентных измерительных путей. Ответвитель нужен для контроля прямой/отраженной мощности, регулировки уровня или обнаружения рассогласования без отбора половины мощности главного тракта.

В RFQ указывают направление сигнала, назначение портов, импеданс, полосу, коэффициент, определение потерь, развязку или направленность, согласование, среднюю/пиковую мощность, рассогласование и нагрузки неиспользуемых портов.

В N-канальном равном ВЧ-делителе потери деления — неизбежное уменьшение мощности на 10 log10(N) дБ, а добавочные потери — реальная потеря устройства сверх идеального значения. Идеально это 3,01 дБ для двух, 6,02 дБ для четырех и 9,03 дБ для восьми выходов.

Если двухканальный делитель измерен как 3,55 дБ, полные потери равны 3,55 дБ, а добавочные — около 0,54 дБ. Документация может показывать любую из этих величин, поэтому определение проверяют до сравнения и расчета тракта.

Дополнительно измеряют обе ветви, разбаланс амплитуды/фазы, возвратные потери и развязку. Для большой мощности измерения повторяют при реальных средней, пиковой мощности, скважности и рассогласовании.

Часто можно, если сеть взаимна, изготовитель допускает обратное включение, а амплитуда, фаза и мощность источников определены. Обратно включенный делитель 0° формирует на общем порту векторную сумму.

Равные когерентные синфазные сигналы суммируются эффективно. Ошибка фазы или амплитуды направляет мощность в изолирующий резистор либо в другой источник; отказ источника и рассогласование нагрузки являются отдельными режимами.

В запросе указывают полосу, когерентность, допуски фазы/амплитуды, среднюю и пиковую мощность каждого входа, КСВН выхода и длительность отказа. Мощность при согласованной нагрузке и внутреннее рассеяние подтверждают отдельно.

Зеркальный канал ВЧ-преобразователя — это нежелательный вход, который при смешении с LO по другой сумме или разности создает ту же полезную ПЧ. При нижнем LO и ПЧ=RFполезная-LO типичная зеркальная частота удовлетворяет RFзеркало=LO-ПЧ. Верхний LO переносит зеркало на другую сторону и может инвертировать полезный спектр.

Полную зеркальную полосу рассчитывают по всем краям RF, ПЧ и LO. Требуемое подавление выводят из максимального зеркала/блокера, допустимой выходной помехи и последующего усиления, затем распределяют между преселектором, смесителем/IQ, калибровкой и выходным фильтром. Паспортное значение применимо только при совпадении частоты, температуры, усиления, уровня и плоскости.

План отклоняют при пересечении зеркала с полосой преселектора, недостаточном серийном IQ-балансе или нереализуемой переходной полосе фильтра.

Выбор определяется требуемой фазой, полосой, потерями и развязкой, а не только числом портов. Уилкинсон подходит для равных путей 0° с хорошей развязкой и малыми добавочными потерями в расчетной полосе.

Резистивный делитель может быть сверхширокополосным и работать на низких частотах, но имеет большие потери и обычно меньшую развязку. Гибрид 90° создает квадратурные пути, а 180° — суммарный/разностный или дифференциальный.

Сравнение проводят при одинаковых частоте, импедансе, плоскости отсчета и нагрузках. Приемка включает общие/добавочные потери, баланс, развязку, КСВН, мощность, температуру и рассогласование.

Уровень LO задает переключение смесителя; недостаток или избыток меняет коэффициент передачи/потери, P1dB, IP3, шум, смещения и просачивание. Минимум, номинал и максимум задают на разъеме LO с учетом источника, делителей, переключателей, кабелей, температуры и рассогласования.

Просачивание LO — энергия гетеродина на RF-входе, ПЧ-выходе или защищаемом интерфейсе. На антенне это излучение, в АЦП или усилителе — расход динамического диапазона, повторное смешение и DC-ошибка. Раздельно измеряют RF-LO, LO-ПЧ и RF-ПЧ, затем выбирают фильтр, экран, баланс или компенсацию после задания предела и плоскости.

Преобразование, компрессию и двухтоновую IMD проверяют на обоих предельных уровнях LO, а фазовый шум — с реальным планом блокеров.

Коэффициент связи задает уровень выборки, направленность разделяет прямую и обратную волны, а согласование определяет дополнительные отражения. Точности детектора недостаточно для оценки полной неопределенности.

При конечной направленности часть сильной прямой волны попадает в обратный канал. Утечка векторно складывается с истинным отражением, поэтому ошибка зависит от частоты, длины кабеля и фазы рассогласования.

Калибруйте до указанной плоскости DUT, одинаково учитывая кабели и переходы. Проверяйте неравномерность связи, направленность, потери основной линии и согласование во всей полосе; предел направленности должен быть ниже цели.

Амплитудные и фазовые ошибки мешают каналам суммироваться с заданными комплексными весами, поэтому изменяют направление луча, когерентное усиление, форму, боковые лепестки и глубину нулей. Результат зависит от положения и корреляции ошибок по апертуре, угла сканирования, диаграммы элемента, частоты и состояния калибровки. Типичная точность одного канала не доказывает характеристики всей ФАР.

Бюджет включает производственный разброс, температурный градиент, частотный наклон, квантование, ошибки гетеродина и такта, взаимную связь, мощностной дрейф и остаток после коррекции. Требования к аппаратуре и моделирование диаграммы должны применять одну RMS-, предельную или статистическую модель. В калибровочной плоскости задают диапазон, разрешение, монотонность, установление и повторяемость.

Следует отклонить требование только для комнатной температуры и центральной частоты, коррекцию без запаса или алгоритм, который не отличает дрейф от отказа. Серийная приемка хранит исходные поканальные данные до и после коррекции и проверяет края диапазона, границы сканирования, температуры и представительные неисправности.

Защита Tx/Rx радара должна не только исключить повреждение приемника, но и восстановить заданные усиление, шум, фазу и линейность до прихода ближайшего эха, которое требуется обработать. На защищенной плоскости указывают пиковую и среднюю утечку, длительность, PRF, фронты, частоту, рассогласование источника и нагрузки, изоляцию переключателя, порог и остаток ограничителя, а также максимальный безопасный вход.

Время восстановления отсчитывают от конца реального события передачи до выполнения измеримых приемных критериев: усиление в допуске, шум и DC-смещение установились, когерентная фаза восстановлена при необходимости, остаточная компрессия отсутствует. Память ограничителя, перегрузка МШУ, АРУ или смещение могут скрыть близкую цель без физического повреждения узла.

Проверка использует реальный сигнал либо обоснованный эквивалент и охватывает частоту, температуру, питание, повторные пачки и неблагоприятный КСВН. Типовой остаточный уровень, слишком маломощный тестовый импульс или время без связи с минимальной дальностью не являются достаточным приемочным доказательством.

Плоскость отсчета ВЧ — электрическая граница, на которой определена и заявлена скорректированная величина. Калибровка VNA может заканчиваться на концах кабелей, а проекту нужен результат на разъеме DUT, кончике зонда, контактной площадке корпуса или внутри оснастки. Поэтому отчет отдельно называет плоскость калибровки и плоскость результата и перечисляет расположенные между ними кабели, переходы, цепи смещения, зонды и крепления.

Влияние удаляют только для стабильной, линейной и достаточно полно измеренной промежуточной сети. Используют комплексные параметры или проверенную модель с правильной ориентацией и нумерацией портов. Сохраняют файл, метод, диапазон, момент разъема, температуру и результат контрольного устройства. Если изделие реально работает вместе с платой или оснасткой, честнее может быть характеристика всей сборки.

Нелинейный, переменный или плохо повторяемый тракт удалять нельзя. Коррекцию отвергают, если она создает нефизическое усиление пассивной сети, нарушает причинность, становится чрезмерно чувствительной около нуля передачи или не воспроизводит контрольный образец. De-embedding вносит собственную неопределенность и не дает точность бесплатно.

P1dB и двухтональная интермодуляция — независимые нелинейные испытания. Для P1dB выполняют однотональный проход мощности, сравнивают усиление с заданной малосигнальной линией и указывают входную или выходную мощность при снижении усиления на 1 dB. Вместе со значением нужны частота, направление прохода, выдержка, смещение, температура, нагрузка, плоскость и метод аппроксимации.

Двухтональное испытание вводит две частоты с объявленным разносом и мощностью каждого тона, затем измеряет основные и интермодуляционные составляющие. Указывают мощность на тон или суммарно, обеспечивают развязку источников и доказывают, что их IMD и искажения приемника ниже продуктов DUT. Остаточное измерение стенда прямым соединением или через подходящее ослабление входит в доказательство.

Экстраполированный IP3 не заменяет компрессию, а обе величины не заменяют EVM, ACLR и эффекты памяти при реальном сигнале. Сравнение допустимо только при одинаковых плоскостях, разносе, мощности, полосе, усреднении, смещении и температуре.

Запас — это разность между ожидаемым принятым уровнем и порогом согласованного качества на одной плоскости и в одном направлении.

Суммируют мощность и усиления, вычитают передающие, трассовые и приемные потери, а полученный уровень сравнивают с чувствительностью для заданных полосы, модуляции и ошибок. Каждый член имеет знак, плоскость и состояние.

В примере 6 GHz, 12 km, +30 dBm, две антенны 34 dBi и по 1,5 dB фидерных потерь дают около -34,6 dBm в свободном пространстве. При пороге -70,5 dBm остается 35,9 dB. Дождь, многолучевость, просвет, помехи, наведение и допуски добавляются отдельными членами до вывода о доступности.