問題

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