RF測(cè)試時(shí)的De-embedding是什么作用？
RF測(cè)試時(shí)的De-embedding是什么作用？
De-embedding是用來消除DUT Board到DUT之間線路的干擾的，主要是用在測(cè)量RF的S參數(shù)之前，從而得到DUT的真實(shí)阻抗。
RF工程師們依賴于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)來測(cè)量RF元件的S參數(shù)，從而進(jìn)行描述以及后續(xù)的設(shè)計(jì)。測(cè)量中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題，即這些元件往往是表貼式，因此不能與VNA直接相連。簡單的印刷版(PCB)測(cè)試裝置往往都會(huì)表貼上待測(cè)器件(DUT)以便與VNA相連接，如圖1所示。然而，這些測(cè)試裝置本身會(huì)為S參數(shù)測(cè)量帶來一些寄生效應(yīng)，因此，需要De-embedding技術(shù)進(jìn)行消除。
圖1
- De-embedding技術(shù)定義
微波元器件的測(cè)量必須包含兩部分：第一部分是把實(shí)際被測(cè)器件（DUT）加上焊點(diǎn)（對(duì)于在片測(cè)量系統(tǒng)）或者測(cè)試夾具（對(duì)于同軸測(cè)量系統(tǒng)）當(dāng)做一個(gè)被測(cè)器件；另一部分是空的焊點(diǎn)或者測(cè)試夾具作為被測(cè)器件。然后用第一部分測(cè)得的S參數(shù)扣除第二部分（焊點(diǎn)或者測(cè)試夾具部分產(chǎn)生的寄生效應(yīng)），從而可以得到被測(cè)器件的真實(shí)性能。我們把這個(gè)步驟就叫做De-embedding。
De-embedding技術(shù)是微波測(cè)量的重要技術(shù)之一，主要目的是消除寄生元件、部件對(duì)實(shí)際被測(cè)器件（DUT）的影響。一般分為四大類：串聯(lián)技術(shù)、并聯(lián)技術(shù)、級(jí)聯(lián)技術(shù)及混合技術(shù)。為了確保測(cè)量值為實(shí)際被測(cè)器件的本身特性，必須進(jìn)行De-embedding。
- De-embedding技術(shù)理論簡介
由上面對(duì)于De-embedding技術(shù)的定義我們知道，我們測(cè)量的S參數(shù)實(shí)際是DUT、寄生元件(如探針)、其他元件(如焊點(diǎn))綜合下的S參數(shù)，因此，我們需要對(duì)這些因素進(jìn)行消除，以達(dá)到精確測(cè)量的目的。
對(duì)于任何一個(gè)被測(cè)器件DUT，我們都會(huì)使用到探針，而探針跟DUT是級(jí)聯(lián)關(guān)系，我們采用A參數(shù)處理；對(duì)于焊點(diǎn)來說，有短路焊點(diǎn)與開路焊點(diǎn)，開路焊點(diǎn)相當(dāng)于在DUT并聯(lián)，短路焊點(diǎn)相當(dāng)于串聯(lián)器件，對(duì)于并聯(lián)與串聯(lián)，我們分別使用導(dǎo)納參數(shù)與阻抗參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。
在對(duì)一個(gè)器件進(jìn)行De-embedding精確測(cè)量時(shí)，我們一般采取由內(nèi)而外消除各個(gè)影響，具體步驟如下：
- 測(cè)量包括被測(cè)器件、開路、短路焊點(diǎn)及微波探針在內(nèi)的S參數(shù)，將S參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)锳參數(shù)[Atotal]，利用級(jí)聯(lián)技術(shù)消除微波探針影響，得到被測(cè)器件及開路、短路焊點(diǎn)在內(nèi)的S參數(shù)；
- 將S參數(shù)轉(zhuǎn)換為Y參數(shù)[Ytotal]，利用并聯(lián)技術(shù)，消除開路焊點(diǎn)的影響，得到被測(cè)器件和短路互連線在內(nèi)的Y參數(shù)[YT]；
- 將Y參數(shù)轉(zhuǎn)化為Z參數(shù)[ZT]，利用串聯(lián)技術(shù)，消除短路焊點(diǎn)的影響，得到被測(cè)器件的Z參數(shù)[ZDUT]；
- 將得到的被測(cè)器件的Z參數(shù)轉(zhuǎn)化為S參數(shù)，即可得到被測(cè)元件的S參數(shù)。
對(duì)于級(jí)聯(lián)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以由如下表示：
圖2 級(jí)聯(lián)示意圖
對(duì)于并聯(lián)技術(shù)如圖3所示
圖3 并聯(lián)技術(shù)過程圖
串聯(lián)技術(shù)如圖4
圖4 串聯(lián)技術(shù)過程圖
- 應(yīng)用：UHF頻段RFID 近場天線的阻抗測(cè)量方法
超高頻（UHF）頻段的射頻識(shí)別（RFID）近場讀寫器天線（NFRA）由于其在單品識(shí)別方面應(yīng)用的潛力，對(duì)環(huán)境的不敏感性和比HF 天線更高的讀寫速度，正引起多方面的關(guān)注。UHF 頻段的 NFRA 通常采用帶有平衡端口的電大環(huán)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于 NFRA 來說，良好的匹配網(wǎng)絡(luò)是至關(guān)重要的。通常UHF 頻段的NFRA 天線都被設(shè)計(jì)成安裝在金屬腔體里來減小環(huán)境對(duì)天線性能的影響，如圖5 所示。但是由于金屬腔體的存在，天線的阻抗會(huì)隨頻率的變化而劇烈變化，這將導(dǎo)致在仿真軟件中得到的阻抗值不夠精確，在此不精確的阻抗基礎(chǔ)上很難設(shè)計(jì)出性能良好的匹配網(wǎng)絡(luò)。
圖5 UHF NFRA近場讀寫天線結(jié)構(gòu)圖
圖6 測(cè)量方法的等效電路模型
圖6 給出了使用De-embedding 技術(shù)測(cè)量的等效電路模型，其中，同軸線被一段長為l的傳輸線等效
應(yīng)用前面說的步驟：
- 測(cè)量天線和寄生部件的Sm參數(shù)；
- 將Sm轉(zhuǎn)化為A參數(shù)，Atotal；
- 在圖6我們可以看到，待測(cè)線跟一段同軸線串聯(lián)，我們可以得出Atotal= Acoaxial *Aant
