ქსელის ვექტორული მაანალიზებლის (VNA) მოდელი ნაწ.1


agilent-vnaმოგეხსენებათ, ცოტა ხნის წინ ვისაუბრე ქსელის ვექტორული მაანალიზებლის (VNA) შესახებ და ასევე მქონდა დავალება შემექმნა ერთ-პორტიანი VNA-ს მოდელი კომპიუტერზე.

ამ ჩანაწერში შემოგტავაზებთ ზემოხსენებული დავალების შესრულებულ ვარიანტს. აქ მოყვანილი ინფორმაცია შეიძლება არ იყოს 100% სრული ან მართალი. იმედი მაქვს ბევრი შეცდომ არ დამიშვია :))

– – –

1. შესავალი და მიზნები

დავალების მიზანია ქსელის ვექტორული მაანალიზებლის (VNA) შექმნა და ზოგიერთი თვისების ანალიზი. სამუშაოს ნაწილს წარმოადგენს ერთპორტიანი მაანალიზებლის მოდელის შემუშავება Agilent ფირმის მიერ წარმოებული Advanced Design System პროგრამული უზრუნველყოფით (სინამდვილეში ჩვეულებრივი Spice სიმულატორითაც შეიძლება, უბრალოდ ეს პროგრამა ძალიან მოსახერხებელია).

პირველ რიგში შემუსავდება უშეცდომო მოდელი და შეფასდება მისი დინამური  ზღვრები (dynamic range). ამის შემდეგ, მოდელს დაემატება ცდომილების (uncertainty) წყაროები, როგორიცაა:

  • აღმგზნები ტალღის ცვლილება
  • გენერატორის იმპედანსის შეუთანხმებლობა (mismatch)
  • გაზომვის მიმღების (measurement receiver) შეუთანხმებლობა
  • სხვადასხვა პარაზიტული (parasitic) მოვლენები და ნაწილების დანაკარგები (loss)

ინსტრუმენტის აგებულებაში არსებული არაიდეალური ნაწილების მიერ შექმნილი სისტემატური ცდომილების (systematic error) აღმოფხვრა (გამორიცხვა) ხდება ეგრეთწოდებული 3-წევრა ცდომილების (3-term error) მოდელის შემოღებით. ამის გარდა, აქ ნაჩვენები იქნება დაკალიბრების (calibration) სტანდარტების არასრულყოფილების ზეგავლენა გაზომვის შედეგებზე.

ჩანაწერში აქტიურად გამოიყენება მასალა Michael Hiebel-ის წიგნიდან “Fundamentals of Vector Network Analysis”  (მე-5 გამოცემა), გამოქვეყნებული Rohde&Schwarz-ის მიერ.

2. მაანალიზებლის ზოგადი აგებულების მიმოხილვა

ქსელის ვექტორულ მაანალიზებელს აქვს საკმაოდ რთული აგებულება, რომელიც შეიძლება დაიყოს ოთხ ძირითად ნაწილად: მსინჯავი ხელსაწყო, გენერატორი, მიმღები, კომპიუტერი (შესაბამისად: test set, generator, receiver, computer).  N-პორტიანი მაანალიზებლის დიაგრამა მოცემულია შემდეგ სურათზე:

ნახ.1 - VNA-ს აგებულების დიაგრამა
ნახ.1 – VNA-ს აგებულების დიაგრამა

ამ ჩანაწერში არ განვიხილავთ და არ დავამოდელებთ მიმღებებს, გამზომ (measurement) და საცნბობრო არხებს (reference channel), ციფრული სიგნალების დამმუშავებელ (DSP) ან კომპიუტერულ ნაწილებს. ამ ჩანაწერებში ძირითადად განხილული იქნება ნაწილი, რომელიც საშუალებას გვაძლევს გამოსაკვლევი მოწყობილობიდან (DUT) არეკვლების გაზომვას სიხშირულ არეში – მსინჯავი ხელსაწყო (test set).

მსინჯავი ხელსაწყოს ძირითადი დანიშნულება არის  გამოსაკვლევ ხელსაწყოზე დაცემული ტალღის მიწოდება და არეკვლილის (reflection) განცალება. დაცემული ტალღა, აგრეთვე ცნობილი აღმგზნების (stimulus) სახელით, მოეწოდება გენერატორიდან. გაცემული სიგნალის სიმძლავრე შეიძლება შეიზღუდოს ბიჯური ჩამხშობების (step attenuator) მეშვეობით.

შესაძლოა გენერატორის მიერ მოწოდებულ ტალღას ახასიათებდეს გადახრები მოსალოდნელისგან (ფაზური, სიხშირული, ამპლიტუდური). ამიტომ, გენერატორის გამოსავალზე ხშირად გამოიყენებენ სიმძლავრის გამყოფს: ერთი ნაწილი მიეწოდება გამოსაკვლევ მოწყობილობას (DUT) (მსინჯავ ხელსაწყოს გავლით), ხოლო მეორე გამოიყენება საცნობროს  (reference) სახით.

მსინჯავი ხელსაწყოსაგებულება შეიძლება იხილოთ შემდეგ დიაგრამაზე:

ნახ.2 - მსინჯავი ხელსაწყოს აგებულება
ნახ.2 – მსინჯავი ხელსაწყოს აგებულება

VNA-ს მოდელირების შესახებ წაიკითხეთ შემდეგ ნაწილში. 🙂

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s