Деембединг СВЧ-переходов CT-RFB

Редактировал(а) Олег Григорьев 2026/04/03 13:46

Определение параметров СВЧ-переходов CT-RFB

В данной статье приводится описание методики деэмбеддинга и результаты измерения параметров СВЧ-переходов CT-RFB1 и CT-RFB4, используемые для соединения блоков в СВЧ КИТ.

Вступление

Обычно СВЧ-тракт состоит из нескольких блоков в виде печатных плат. Платы для ввода СВЧ сигнала имеют коаксиальные соединители для подключения, а между собой блоки соединяются при помощи перемычек (рис.1 а). Перемычки – это СВЧ переходы, представляющие собой гибко-жёсткую печатную плату (рис.1 б). Эти платы при помощи винтов прижимаются к обеим соединяемым блокам. 

image1.png  
Рисунок 1 — а) пример СВЧ-тракта из двух блоков с SMP коаксиальными соединителями и одного блока с усилителем, соединённые СВЧ-перемычками и б) СВЧ-переходы CT-RFB1, вид снизу и сверху (G-ground, S-signal)  

Очевидно, что в месте между блоками возникает сосредоточенная неоднородность; на относительно низких частотах можно предполагать, что вклад перемычек пренебрежимо мал, но на частотах выше 10 ГГц эта неоднородность в месте перехода может ухудшать параметры СВЧ-тракта. Кроме того, очевидно, что СВЧ-перемычка вносит некоторые дополнительные потери в тракт. 

В целях определения параметров СВЧ-переходов CT-RFB1 и CT-RFB4 были проведены измерения и затем процедура деэмбеддинга. 

Описание методики деэмбеддинга

Деэмбеддинг в СВЧ-измерениях – это методика устранения параметров оснастки. Применяется для получения параметров устройства, которое обычно находится на печатной плате. Методом деэмбеддинга в таком случае устраняется вклад, вносимый соединителями и подводящими полосками. Необходимо изготовить две оснастки – пустую и с устройством. Измерения необходимо провести два раза, измеренные параметры пустой оснастки (референсная матрица рассеяния) затем будут вычитаться из измеренных параметров устройства на оснастке. 

Деэмбеддинг выполняется математически, с помощью матричных вычислений. Сначала каждая матрица S-параметров конвертируется в Т-матрицу (формула 1).

$$ \begin{matrix} T_{11} = (S_{12} \times S_{21} - S_{11} \times S_{22}) \div S_{21} \\ T_{12} = S_{11} \div S_{21} \\ T_{21} = -S_{22} \div S_{21} \\ T_{22} = 1 \div S_{21} \end{matrix} \quad(1) $$

Затем необходимо найти матрицу, обратную к референсной (формула 2).

$$ \begin {matrix} det(T) = T_{11} \times T_{22} - T_{12} \times T_{21} \\ T^{-1} = \frac{1}{det(T)} \times \begin {bmatrix} T_{22} & -T_{12} \\ -T_{21} & T_{11} \end {bmatrix} \end {matrix} \quad(2) $$

После этого обратная к референсной Т-матрица и Т-матрица, полученная из матрицы рассеяния устройства на оснастке $(T_{DUT})$, перемножаются.

$$ T_{de-embedding} = T_{ref}^{-1} \times T_{DUT} \quad(3) $$

Последним этапом вычисляется матрица рассеяния из Т-матрицы, полученной по формуле (3).

$$ \begin{matrix} S_{11} = T_{12} \div T_{22} \\ S_{21} = 1 \div T_{22} \\ S_{12} = T_{11} - (T_{12} \times T_{21} \div T_{22}) \\ S_{22} = -T_{21} \div T_{22} \end{matrix} \quad (4) $$

Вычисление параметров СВЧ-перемычек

В целях определения параметров СВЧ-переходов был проведён эксперимент. Собрано два СВЧ-тракта с микрополосковыми линиями передачи одинаковой длины (6 единиц в системе СВЧ КИТ). Первый тракт из одной платы длиной 6 единиц, его матрица рассеяния – референсная (ref). Второй – из двух плат по 3 единицы с СВЧ-перемычкой CT-RFB1 посередине. СВЧ-перемычка — это измеряемое устройство, измеренная матрица рассеяния обозначается DUT. Фотография обоих трактов представлена на рисунке 2.

image2.png  
*Рисунок 2 — а) СВЧ-тракт с референсной платой б) СВЧ-тракт с переходом*

Каждый тракт был подключен к векторному анализатору цепей и измерены его S-параметры. Затем с помощью процедуры деэмбеддинга, описанной выше, получены параметры СВЧ-перемычки (рис. 3 и 4).

image3.png  
Рисунок 3 — Частотная зависимость модуля коэффициента передачи СВЧ-перемычки (данные получены с помощью деэмбеддинга)

image4.png
Рисунок 4 — Частотная зависимость модуля коэффициента стоячей волны по напряжению (данные получены с помощью деэмбеддинга)

По графику 3 видно, что в области низких частот (до 7 ГГц) потери отображаются как положительные. Это означает, что потери СВЧ-перемычки меньше погрешности измерений. До 25 ГГц потери можно оценить как приемлемые, они менее 0,6 дБ. По графику 4 видно, что частотный диапазон по уровню 2 равен 0-26 ГГц. 

Заключение

В данной небольшой статье были показаны результаты эксперимента, проведённого с целью определения параметров СВЧ-переходов CT-RFB1 и CT-RFB4. По матрице рассеяния СВЧ-перемычки, полученной методом деэмбеддинга можно сделать вывод, что данные перемычки рекомендованы к использованию в частотном диапазоне 0–25 ГГц.