Meßproblem mit Netzwerkanalysator (Balun)

[Dirk L. (thamare)]

Hallo zusammen,

ich suche nach einer Lösung, wie ich einen Balun aus diskret aufgebauten 
Elementen am Besten ausmesse. Den Schaltplan habe ich mal angehängt.

* Zielfrequenz ist 868.3MHz
* Impedanz links beträgt 177.9 -j198.7 Ohm (400 Ohm parallel zu 512fF); 
symetrisch
* Impedanz rechts beträgt 50 Ohm; unsymetrisch

Rechnerisch sieht das Ganze schon ziemlich gut aus. Ich habe auch schon 
mit kleinen Streifenleitungsstücke und S-Parametern aus 
Bauteilebibliotheken der Spulen- und Kondensatorhersteller gerechnet. 
Sieht auch gut aus.

Komme da auf 0,5dB Einfügedämpfung und besser -20dB Rückfluss. Wenn ich 
das Ganze an den Chip dran baue, kommt allerdings lange nicht die 
Leistung raus, die rauskommen sollte. (Fehlen ca. 3dB).

Deshalb will ich den Balun jetzt getrennt vermessen. Ich habe einen 
2-Port-Netzwerkanalysator zu Verfügung.
Wer hat Ideen, wie ein Messaufbau inkl. Kalibration bzw. nachgelagerter 
Berechnung aussehen könnte?

LG,
Dirk

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

Die klassische Methode ist zwei Stück aufzubauen, möglichst identisch 
und dann gegeneinander zu schalten, damit wieder zwei 50 Ohm 
Schnittstellen herauskommen. So macht man es jedenfalls beim Vermessen 
von 75Ohm-Komponenten mit einem 50 Ohm Analysator.

[Trafowickler (Gast)]

Verluste in den Induktivitäten, parasitäre Impedanzen, Einfluss der 
Ankopplung des Analysators ?

0,87 GHz ist schon ganz schön viel.

[Dirk L. (thamare)]

Christoph Kessler wrote:
> Die klassische Methode ist zwei Stück aufzubauen, möglichst identisch
> und dann gegeneinander zu schalten, damit wieder zwei 50 Ohm
> Schnittstellen herauskommen. So macht man es jedenfalls beim Vermessen
> von 75Ohm-Komponenten mit einem 50 Ohm Analysator.

Hab ich auch schon drüber nachgedacht, aber wie komme ich in dem Fall an 
die Impedanz des symtrischen Endes? Mit der Methode kann ich doch 
eigentlich nur Dämpfung messen, oder? Zweites Problem dabei ist, dass 
mein symetrisches Tor keine reele Impedanz hat und zwei gleiche damit 
nicht konjugiert Komplex sind.

[Wolfgang M. (womai)]

S-Parameter sind so definiert, dass ein Port das Eingangssignal bekommt, 
an einem Port (derselbe oder ein anderer) wird das Ausgangssignal 
gemessen, und all Ports (inklusive der ersten beiden) sind mit einer 
bestimmten Impedanz (ueblicherweise 50 Ohm) terminiert.

Wenn Dein System (Balun) linear ist, kannst Du daher die Einzelparameter 
messen und sie dann einfach zusammenaddieren (Achtung - nicht bloss 
Absolutwert, sondern auch Phase beachten - S-Parameter sind komplexe 
Zahlen).

D.h. z.B. fuer S31 (1 = single ended side, 2 und 3 = balanced side) 
Netzwerkanalysator and 1 (Signalquelle) und 3 (Empgfaenger) 
anschliessen, und nicht vergessen, Port 2 mit einem 50-Ohm-Abschluss zu 
terminieren. Ich hab' im Labor einen Vierport-NA und der macht das im 
wesentlichen genauso, bloss automatisch (d.h. stimuliert wird immer nur 
ein Port, und die differentiellen S-Parameter werden dann mathematisch 
aus den Single-Ended-Messungen berechnet).

Fuer die Umsetzung von balanced auf unbalanced: S12 und S13 nach obigem 
Schema messen, dann einfach die (komplexen) Werte voneinander 
subtrahieren.

Wolfgang



Dirk L. wrote:
> Christoph Kessler wrote:
>> Die klassische Methode ist zwei Stück aufzubauen, möglichst identisch
>> und dann gegeneinander zu schalten, damit wieder zwei 50 Ohm
>> Schnittstellen herauskommen. So macht man es jedenfalls beim Vermessen
>> von 75Ohm-Komponenten mit einem 50 Ohm Analysator.
>
> Hab ich auch schon drüber nachgedacht, aber wie komme ich in dem Fall an
> die Impedanz des symtrischen Endes? Mit der Methode kann ich doch
> eigentlich nur Dämpfung messen, oder? Zweites Problem dabei ist, dass
> mein symetrisches Tor keine reele Impedanz hat und zwei gleiche damit
> nicht konjugiert Komplex sind.

[Dirk L. (thamare)]

@Wolfgang M.:
Danke für die ausführliche Antwort.
Über die Methode hatte ich auch schon nachgedacht. Ich hab nur enorme 
Probleme den jeweils 3. Port mit möglichst guten 50 Ohm abzuschliessen 
und dann aber wieder Messungen darüber zu machen.
Entweder ich mache das mit einem SMA-Abschluss oder mit 100R||100R 
direkt auf dem Board. Beides hat Nachteile.
Bei einem SMA-Anschluss habe ich am 3. Tor eine zusätzliche Länge zu 
berücksichtigen.
Bei den Widerständen muss ich wärend des Messens an der Schaltung 
rumlöten, was die Reproduzierbarkeit einschränkt.
Beide Methoden hängen in der Meßgenauigkeit extrem vom verwendeten 
Abschluss ab (den ich dann ja als ideal annehme).


Was ich mal probieren wollte ist, ob ich evtl. ein solches 
Kalibriersubstrat (siehe Bild) herstelle. Der Balun da drauf ist ein 
Balun von Toko. Die Werte für das Cal-Set des NWA könnte ich mit Sonnet 
errechnen.

[Luis S. (sluis)]

Hallo Leute!

Muss auch meine Baluns vermessen,weiß jedoch nicht wie ich dies genau 
angehen soll.
Es müssen die S-Parameter vermessen werden und die Noiseparameter. Mein 
Balun ist der W4BF von toko :
http://www.toko.co.jp/products/en/transformers/balun_e.htm

Habe eine kleine Schaltung gezeichnet und diese angehängt. Funktioniert 
die so? Wenn ich die beiden Baluns gegengleich schalte, müssten sie sich 
aufheben. Sobald sie sich nicht aufheben habe ich eine Abweichung.
Betreibe den Balun von 100 Mhz bis ca. 2,5 Ghz. Laut Kennlinie sollt ich 
da in einem guten Berich liegen.
Will ich die S-Parameter bestimmen, so muss ich den Balun wie im Test 
Circuit von Toko beschalten und dann wie oben beschrieben herausmessen
Habe einen Spektrum Analyser zur Verfügung.

Danke
MfG
Luis

[emu (Gast)]

In diesem Forum findet man neben der Methode von Sam Wetterlin weitere 
gute Hinweise wie man das macht
http://groups.yahoo.com/group/N2PK-VNA/message/5812

Emu

[Martin L. (Gast)]

Ein 49.9 Ohm Widerstand in 0603 ist für die Frequenz als Abschluss noch 
allemal gut genug. Es geht hier ja nicht um Zehntel-dB.
Ansonsten - das Band ist gängig und man kann Baluns auch fertig kaufen. 
Da muss man vorher nur noch den Imaginärteil kompensieren. Vermutlich 
wird es auch genau dort die Probleme geben. Also vielleicht erst mal in 
den Chip messen ob er sein Datenblatt gelesen hat.

Viele Grüße,
 Martin L.