利用S參數對RF開(kāi)關(guān)模型進(jìn)行高頻驗證

傳輸線(xiàn)路設計

傳輸線(xiàn)路的阻抗由線(xiàn)路上的電感和電容的比值設置。圖3所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的傳輸線(xiàn)路模型。

圖3. 傳輸線(xiàn)路的集總元件模型
利用計算目標頻率時(shí)的復阻抗的公式，確定獲得特定阻抗所需的L和C的值。調整L和C的方式取決于傳輸線(xiàn)路模型的類(lèi)型，最常用的模型是“微帶線(xiàn)”和“共平面波導”模型。利用物理參數，例如從走線(xiàn)到地層的距離、走線(xiàn)寬度和PCB基板介電常數等，可以平衡電感和電容，從而提供所需的阻抗。設計傳輸線(xiàn)路阻抗的最簡(jiǎn)單方法是使用阻抗設計程序，此類(lèi)程序有很多。

測量阻抗

設計并生產(chǎn)出傳輸線(xiàn)路后，必須測量其阻抗，以驗證設計和實(shí)施無(wú)誤。一種測量阻抗的方法是使用時(shí)域反射(TDR)。TDR測量可以反映PCB走線(xiàn)的信號完整度。TDR沿著(zhù)信號線(xiàn)發(fā)送一個(gè)快速脈沖，并記錄反射情況，然后利用反射信息計算距離信號源特定長(cháng)度處的路徑阻抗。利用阻抗信息可以找到信號路徑中的開(kāi)路或短路，或者分析特定點(diǎn)的傳輸線(xiàn)路阻抗。
TDR的工作原理是：對于一個(gè)不匹配的系統，在信號路徑上的不同點(diǎn)，反射會(huì )與信號源相加或相減（相長(cháng)和相消干涉）。如果系統（本例中為傳輸線(xiàn)路）匹配50 ，則信號路徑上不會(huì )發(fā)生發(fā)射，信號保持不變。然而，如果信號遇到開(kāi)路，反射將與信號相加，使之加倍；如果信號遇到短路，反射將通過(guò)相減與之抵消。
如果信號遇到一個(gè)端接電阻，其值稍高于正確的匹配阻抗，則在TDR響應中會(huì )看到一個(gè)凸起；若端接電阻值稍低于匹配阻抗，則在TDR響應中會(huì )出現一個(gè)凹陷。對于容性或感性端接，將看到相似的響應，因為電容在高頻時(shí)短路，電感在高頻時(shí)開(kāi)路。

在所有影響TDR響應精度的因素中，最重要的一個(gè)是沿信號路徑發(fā)送的TDR脈沖的上升時(shí)間。脈沖的上升時(shí)間越快，則TDR可以分辨的特征越小。
根據TDR設備設定的上升時(shí)間，系統可以檢測的兩個(gè)不連續點(diǎn)之間的最短空間距離為：

(9)

其中：
lmin = 從信號源到不連續點(diǎn)的最短空間距離
c0 = 光在真空中的傳播速度
trise = 系統的上升時(shí)間
εeff = 波在其中行進(jìn)的介質(zhì)的有效介電常數
若是檢測相對較長(cháng)的傳輸線(xiàn)路，20 ps到30 ps的上升時(shí)間即足夠；但若要檢測集成電路器件的阻抗，則需要比這快得多的上升時(shí)間。
記錄TDR阻抗測量結果有助于解決傳輸線(xiàn)路設計的各種問(wèn)題，如錯誤的阻抗、連接器結點(diǎn)引起的不連續以及焊接相關(guān)問(wèn)題等。

精確記錄S參數

一旦完成PCB和系統的設計與制造，就必須在設定的功率和一系列頻率下利用VNA記錄下S參數；VNA應經(jīng)過(guò)校準，確保記錄的精確性。校準技術(shù)的選擇取決于多種因素，如目標頻率范圍和待測器件(DUT)所需的參考平面等。

校準技術(shù)

圖4顯示了雙端口系統的完整12項誤差模型及其系統性影響和誤差源。測量頻率范圍會(huì )影響校準選擇：頻率越高，則校準誤差越大。隨著(zhù)更多誤差項變得顯著(zhù)，必須更換校準技術(shù)以適應高頻影響。

圖4. 完整的雙端口12項誤差模型