晶體管 S 參數重要性

微波晶體管按功能分類可分為微波低噪聲晶體管和微波大功率晶體管，低噪聲晶體管和大功率晶體管被用于設計低噪聲放大器和功率放大器。正常情況下晶體管廠家會在晶體管的使用手冊上給出相應的 S參數和推薦電路，微波設計人員根據廠家提供的阻抗值設計微波晶體管的輸入和輸出匹配電路。

如果S參數不準確就不能精準設計電路，例如|S21|2代表的功率增益測試數據計算偏小1dBm，將導致總體設計輸出功率偏大1dBm，和射頻模塊設計達不到指標。所以準確測量晶體管S參數非常重要。

晶體管輸出端接匹配負載時的S參數:S12為反向傳輸系數，也就是隔離度;S21為正向傳輸系數也就是增益;S11為輸入反射系數，也就是輸入回波損耗;S22為輸出反射系數，也就是輸出回波損耗。

晶體管有哪些重要指標

功率增益

|S21|2代表的功率增益，因此晶體管的功率增益跟S21參數有很大的關系。功率增益小，該晶體管則不適合做功率放大設計，需要選S21增益大的晶體管。

端口駐波比

駐波比=波腹電壓/波節電壓，而這兩個電壓跟反射系數有關系，反射系數跟S11和S22有直接關系，因此其本質還是S參數的影響。失網能直接測出晶體管端口的駐波比，設計的晶體管應盡量減小駐波比，通常情況下駐波比要小于1.5。

反射損耗

反射損耗又稱回波損耗，實際就是S11。晶體管與后端負載的阻抗不匹配所產生的反射。反射損耗越小，才是一個好的晶體管設計。

微波晶體管輸入/輸出阻抗參數

晶體管的輸入輸出阻抗匹配至關重要。若輸入阻抗參數不匹配50Ω，使得進入的信號就小，將導致輸出肯定偏小;若輸出阻抗參數不匹配50Ω，微波信號將很大的能量反射回去，導致輸出信號還是很小。所以輸入輸出都需要測阻抗參數進行50Ω匹配。

噪聲參數

除去晶體管本身的最小噪聲系數外，很大程度需要看晶體管的輸入源和輸出信號反射系數。

帶寬

跟據晶體管的S參數，來選擇合適的晶體管類型設計寬帶放大器，帶寬設計，例如雙極晶體管S21隨頻率升高而下降快，而MESFET在一定頻率變化較小，所以MESFET晶體管更利于寬帶設計。

失網能否測試這些重要參數

失網整體原理框架

矢量網絡分析儀的基本原理:以三通道二端口矢量網絡分析儀為例，內部組成:主要是由一個信號源，3 個定向耦合器，一個轉換開關和其它一些設備(如 幅相接收機、微處理器、存儲器和顯示器等)組成。如下面的硬件結構框圖所示。

如何測出相應參數

信號源產生相應頻率范圍內的激勵信號，輸出后通過功分器將信號均分為兩路，一路直接到達R接收機，經過測試R接收機得到輸入信號的相關幅值相位， 另一路信號經過轉換開關在通過被測件后再通過轉換開關與匹配負載相連。激勵信號輸入到被測件后會產生反射，被測件端口反射信號與輸入激勵信號在相同物理路徑上傳播，定向耦合器負責把同個物理路徑上相反方向傳播的信號進行分離，提取的反射信號信息進入A接收機。

最后得到的比值A/R即為被測試件端口反射特性。被測件輸出信號進入網絡分析儀B接收機，B接收機測試得到被測件輸出信號信息。最后得到比值 B/R即為被測試件正向傳輸特性。將這些信號通過幅相接收機送入微處理器中，經過一系列處理后，就可以把該端口的S參數、反射損耗、駐波比、幅度、相位、群延時、阻抗、增益、增益壓縮點等數據準確顯示在屏幕上。

Keysight E5061B 測試這些指標的優勢

測試數據準確性

系統誤差是最主要的測量誤差來源，必須通過專門的校準技術消除。在網絡分析儀中系統誤差主要包括:由定向耦合器有限方向性造成的方向性誤差，阻抗匹配不理想造成的失配誤差，與頻率變化相關的跟蹤誤差以及測試通道中信號泄露造成的串擾誤差。通過 SOLT、TRL、SMC、VMC等校準方法消除系統誤差。本儀器還可以用電子校準件更方便快捷，并且可根據用戶指定特性匹配電子校準件。

測試速度快

E5061B在9ms內掃描速度最高可達 201 個點，可以更高效快捷的測量產品數據，可提高用戶篩選高品質產品能力，提高用戶的實際產能。

測試帶寬

E5061B測試帶寬為5Hz-3GHz，能覆蓋絕大部分的微波產品測量帶寬需求，可用于民用通訊 4G、5G，也可用于通信系統、衛星導航、雷達制導等微波設計。

軌跡噪聲低

E5061B的軌跡噪聲能0.005dBrms，能保證測試信號的準確性，證明測試儀器對被測信號本身幾乎沒影響，能準確測出信號的 S 參數等指標。





審核編輯：劉清