處理有線、地面或衛(wèi)星電視應(yīng)用的射頻工程師經(jīng)常需要進(jìn)行 S 參數(shù)測(cè)量。使用最小損耗焊盤將傳統(tǒng)的50Ω測(cè)試端口阻抗轉(zhuǎn)換為75Ω器件提供了一種廉價(jià)、簡(jiǎn)單的方法來獲得合理的測(cè)量。

對(duì)于1GHz以下的大多數(shù)一般實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，由1%0402或類似電阻構(gòu)建的PCB安裝的最小損耗焊盤提供了一種快速簡(jiǎn)便的方法，可以使用75Ω實(shí)驗(yàn)室設(shè)備測(cè)試50Ω電路。在大多數(shù)情況下，唯一需要的校正系數(shù)是MLP的插入損耗 – 5.7dB加上任何添加的連接器。進(jìn)行基本的S參數(shù)測(cè)量通常不需要困難的計(jì)算甚至史密斯圖工作。

處理有線、地面或衛(wèi)星電視應(yīng)用的RF工程師經(jīng)常需要對(duì)這些電路進(jìn)行S參數(shù)測(cè)量。初出茅廬的工程師第一次使用 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 為了驗(yàn)證電視調(diào)諧器輸入是否提供預(yù)期的回波損耗，問題變得顯而易見：如何在75Ω VNA上測(cè)量50Ω DUT的[S]參數(shù)？如果情況需要成本，答案是購買專為測(cè)量75Ω電路（75Ω源極和負(fù)載阻抗測(cè)試端口）而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。否則，使用最小損耗焊盤將傳統(tǒng)的50Ω測(cè)試端口阻抗轉(zhuǎn)換為75Ω DUT提供了一種廉價(jià)、簡(jiǎn)單的方法來獲得合理的測(cè)量結(jié)果。

當(dāng)IC制造商指定輸入回波損耗（|S11|）對(duì)于新的有線電視LNA，測(cè)量值必須參考75Ω。也就是說，如果 |S11|= -30dB（反射功率僅為千分之一 - 基本上是完美匹配），其理念是，當(dāng)采用75Ω源阻抗驅(qū)動(dòng)時(shí)，器件輸入將允許幾乎所有功率傳輸?shù)絃NA。

當(dāng)由50Ω源阻抗驅(qū)動(dòng)時(shí)，相同的調(diào)諧器輸入不會(huì)提供良好的回波損耗。將這個(gè)完美匹配的調(diào)諧器輸入直接連接到50Ω VNA將產(chǎn)生一個(gè) |S11|測(cè)量接近 -14dB - 反射功率現(xiàn)在是 25 分之一！那么，使用相同的50Ω VNA，我們?nèi)绾悟?yàn)證電視調(diào)諧器輸入是否像我們所說的一樣好？

需要匹配電路;它應(yīng)該具有平坦的頻率響應(yīng)和盡可能低的插入損耗。對(duì)此的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)答案是“最小損耗焊盤”（通常稱為“MLP”）——圖1所示的簡(jiǎn)單電阻網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)是，它將測(cè)量?jī)x器的75Ω DUT負(fù)載阻抗轉(zhuǎn)換為50Ω，并將儀器的50Ω源阻抗轉(zhuǎn)換為DUT的原生75Ω阻抗。通過這種方式，反射被消除，響應(yīng)是平坦的，并且網(wǎng)絡(luò)的損失很容易從測(cè)量中回退，以到達(dá)DUT的。這些“最小損耗墊”可從測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商處廣泛獲得，并且在需要時(shí)可以在工作臺(tái)上非?？焖俚貥?gòu)建網(wǎng)絡(luò)。

術(shù)語“最小損耗”是指該網(wǎng)絡(luò)在提供相同變換的電阻網(wǎng)絡(luò)的可能配置中提供最低的插入損耗。

圖1.最小損耗焊盤用于將 75Ω DUT 與 50Ω 測(cè)試端口匹配。低頻時(shí)的插入損耗為5.72dB。頻率響應(yīng)平坦度的上限由施工質(zhì)量決定。

變換 Z 所需的數(shù)學(xué)運(yùn)算負(fù)荷成 Z加載'是直截了當(dāng)?shù)?，并在附?A 中提供。Z 的結(jié)果表達(dá)式加載'描述了從測(cè)量端口（R源).扭轉(zhuǎn)方程并求解 Z負(fù)荷就 Z 而言加載'提供了一種消除 MLP 影響并確定真實(shí) Z 的方法負(fù)荷根據(jù)在 Z 處采集的測(cè)量數(shù)據(jù)加載'.這個(gè)快速代數(shù)工作在附錄B中供參考，但結(jié)果 此處提供：

健全性檢查計(jì)算證明是合理的。假設(shè)我們剛剛通過MLP對(duì)75Ω電阻進(jìn)行了阻抗測(cè)量。假設(shè) VNA 將測(cè)量 R加載'= 50Ω（無限回波損耗），我們希望數(shù)學(xué)告訴我們，這個(gè)結(jié)果來自75Ω的負(fù)載電阻。讓 R加載'= 50Ω，我們看到，當(dāng)R1 = 43.3Ω且R2 = 86.6Ω時(shí)，我們得到Z負(fù)荷= 75Ω 如預(yù)期。

通過分解實(shí)部和虛部，并使用電子表格在工作臺(tái)上進(jìn)行計(jì)算，可以使這個(gè)簡(jiǎn)單的表達(dá)式更有用。

通常，75Ω DUT的目標(biāo)測(cè)量將比單純的阻抗測(cè)量更加多樣化 - 以dB為單位的回波損耗、增益和反向隔離、噪聲系數(shù)和輸入三階截點(diǎn)都很常見。在這種情況下，對(duì) MLP 做一些一般性陳述是有幫助的：

在一個(gè)實(shí)際的例子中，假設(shè)我們要測(cè)量有線/地面電視LNA的S21，如Maxim的MAX3558 Quad LNA。DUT 插入測(cè)試設(shè)置中，輸入和輸出均帶有 MLP，如 在

圖 2

中。像往常一樣校準(zhǔn) VNA，不包括 cal 中的 MLP。將端口 1 連接到一個(gè) MLP 的 50Ω 側(cè)，并將 75Ω 側(cè)連接到 LNA 輸入。對(duì) VNA 上的一個(gè)輸出和端口 2 執(zhí)行相同的操作。

圖2.測(cè)試MAX3558四通道電纜/地面LNA，功率為50Ω

VNA，使用兩個(gè)最小損耗焊盤進(jìn)行阻抗變換。進(jìn)行S21（正向增益）測(cè)量。VNA 將指示 500MHz 處接近 -5dB 的增益。只需將兩個(gè)MLP及其連接器/適配器的11.5或12.0dB插入損耗回退，我們就會(huì)看到LNA提供約75dB的7Ω功率增益。

S12（反向隔離）測(cè)量并不那么簡(jiǎn)單。這些LNA的隔離規(guī)格為65dB?？紤]到兩個(gè) MLP 的額外損失，VNA 本身需要解析 S12 77dB. 如果我們不小心，接收到的端口功率將太低，VNA 無法準(zhǔn)確測(cè)量它。目標(biāo)應(yīng)該是將接收端口功率（端口 1）保持在 VNA 噪聲/內(nèi)部隔離層以上至少 10dB - 如果沒有隔離校準(zhǔn)，這大約是 -100dBm。因此，我們需要將源端口功率設(shè)置為至少-20dBm，最好是-10dBm甚至0dBm。在端口1有足夠的接收功率的情況下，進(jìn)行測(cè)量，并通過在測(cè)量值上增加12dB來回退測(cè)量中的插入損耗。也就是說，在DUT處測(cè)量的-77dB變?yōu)?65dB。

MAX3558評(píng)估板具有焊盤，允許工程師在PCB上插入自己的最小損耗焊盤。75Ω F型連接器應(yīng)替換為50Ω SMA或類似器件。

在高于數(shù)百M(fèi)Hz的頻率下，由0402電阻構(gòu)建的PCB安裝MLP使測(cè)量精度受到質(zhì)疑。寄生效應(yīng)打破了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)是純電阻的假設(shè)—— 像這樣的情況需要更復(fù)雜的方法來解決問題。一種方法是完全表征MLP，并使用史密斯圖更準(zhǔn)確地回溯匹配電路的影響。另一種解決方案是使用基于電感的變壓器以更低的損耗進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換。RF變壓器通常根據(jù)其阻抗轉(zhuǎn)換比而不是匝數(shù)比來描述，因此請(qǐng)找到一個(gè)描述為“1.5：1”的變壓器。

對(duì)于1GHz以下的大多數(shù)一般實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，由1%0402或類似電阻構(gòu)建的PCB安裝的最小損耗焊盤提供了一種快速簡(jiǎn)便的方法，可以使用75Ω實(shí)驗(yàn)室設(shè)備測(cè)試50Ω電路。在大多數(shù)情況下，唯一需要的校正系數(shù)是MLP的插入損耗 - 5.7dB加上任何附加連接器。進(jìn)行基本的S參數(shù)測(cè)量通常不需要困難的計(jì)算甚至史密斯圖工作。當(dāng)需要更高的精度或更高的頻率范圍時(shí)，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備供應(yīng)商可提供高質(zhì)量的生產(chǎn)測(cè)試MLP。

審核編輯：郭婷