АЧХ фільтра: як зняти S21 векторним аналізатором

АЧХ фільтра: як зняти S21 векторним аналізатором

АЧХ фільтра показує, які частоти він пропускає, а які гасить. Без неї неможливо перевірити смуговий фільтр перед приймачем, ФНЧ після передавача, дуплексер чи малошумний підсилювач. АЧХ знімають векторним аналізатором кіл (ВНА) як параметр S21. У статті пояснюємо, як правильно зняти АЧХ фільтра і підсилювача, навіщо потрібен нерівномірний крок генератора і як SparSIT LAB допомагає порівнювати фільтри з допуском.

S11 і S21: що вимірює ВНА

  • S11 — відбиття від входу. Показує узгодження: КСВ, зворотні втрати, імпеданс.
  • S21 — передача з порту 1 на порт 2. Для фільтра це і є АЧХ: вносимі втрати в смузі пропускання та придушення поза нею. Для підсилювача — коефіцієнт підсилення.

Повну теорію S-параметрів і діаграми Сміта ми розібрали у статті Режим VNA: S-параметри, діаграма Сміта і калібрування.

Як зняти АЧХ фільтра покроково

  1. Задайте діапазон із запасом: смуга фільтра плюс по 2–3 ширини смуги з кожного боку, щоб побачити схили і придушення.
  2. Виберіть смугу приймача (IF BW). Вужча дає менше шуму і глибше видно придушення (до −70…−80 дБ), але свіп повільніший.
  3. Зменшіть потужність генератора для підсилювачів, щоб не перевантажити вхід приладу.
  4. Зробіть калібрування Thru — перемичка між кабелями без фільтра. Так втрати кабелів не потраплять у результат.
  5. Вставте фільтр і натисніть F5.

Нерівномірний крок генератора

Типова проблема: смуга пропускання фільтра на 5,8 ГГц має ширину 100 МГц, а оглядати треба від 1 до 7,5 ГГц. З рівномірним кроком на 401 точку на саму смугу припаде лише кілька точок, і схили виходять зубчастими.

У SparSIT LAB є план свіпа із сегментами. Кожна смуга частот має власний крок генератора: дрібний у смузі пропускання, грубий на придушенні. «Майстер профілю кроку» будує сегменти автоматично, а графік показує крок як функцію частоти. На високих частотах крок можна задавати лінійно, а не лише логарифмічно.

Лінія допуску і порівняння з еталоном

Для перевірки партії фільтрів увімкніть лінію допуску. Наприклад: втрати в смузі не більше 1,5 дБ, придушення на 2,4 ГГц не менше 40 дБ. Також можна запам’ятати трасу хорошого фільтра (Ctrl+M) і показувати «Дані − Пам’ять». Тоді будь-яке відхилення від еталона видно як відхилення від нуля.

На одному графіку можна тримати кілька трас: поточну, Max/Min Hold, середнє і знімки. Екран ВНА ділиться на 1–4 вікна, як на самому приладі. Клік по будь-якому вікну ставить маркер на всіх трасах одночасно.

Робота з файлами Touchstone

SparSIT LAB зберігає і відкриває файли .s1p і .s2p. Тому виміряний фільтр можна передати в симулятор (Qucs, ADS, AWR, Altium) або порівняти з даташитом виробника. Кнопка «⇩ Траси з приладу» зчитує все, що зараз налаштовано на екрані аналізатора: LogMag, діаграму Сміта, КСВ, фазу.

Протокол з приладу одним натиском

Кнопка «📋 Протокол з приладу» за раз зчитує з SHA850A налаштування, усі траси, маркери з їхніми значеннями, діаграму Сміта (R + jX) і знімок екрана. Усе це автоматично йде в протокол випробувань.

SparSIT LAB — безкоштовний бета-доступ

Перевіряєте фільтри, дуплексери чи підсилювачі? SparSIT LAB знімає АЧХ з власним кроком у кожній смузі, порівнює з допуском і формує протокол. Безкоштовний бета-доступ.

Отримати бета-доступ Усі можливості SparSIT LAB →

Часті запитання

Чи можна зняти АЧХ фільтра аналізатором спектра?

Так, якщо в аналізаторі є трекінг-генератор. Але ВНА точніший: він калібрується і дає фазу. Без генератора можна зняти лише грубу криву, перебираючи частоту зовнішнього джерела. Для цього в SparSIT LAB є «Графік максимуму при переборі CW».

Скільки точок потрібно для АЧХ?

На смугу пропускання — щонайменше 50–100 точок, на схили — 20–30. Тому краще сегментний план, ніж 1601 точка рівномірно.

Як виміряти коефіцієнт підсилення LNA?

Зменшіть потужність генератора до −30…−40 дБм, зробіть калібрування Thru і виміряйте S21. Додатне значення в дБ — це підсилення.

Корисні джерела: Scattering parameters (Wikipedia).

Related Posts

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.