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EDA/SW/T&M
VNA
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- ELETTRONICA OGGI 442 - GENNAIO/FEBBRAIO 2015
che può arrivare a 100 dB anche a una frequenza di 110 GHz,
che garantisce un livello di accuratezza di misura non otteni-
bile con gli strumenti di tipo tradizionale.
Anche nel caso si debbano eseguire misure su dispositivi
differenziali bilanciati, un VNA con l’opzione “Time Domain”
è uno strumento utile in quanto consente di effettuate ope-
razioni di gating e trasformazioni inverse nel dominio della
frequenza. Quando abbinata alle funzionalità di embedding
(aggiunta di dati della rete ai dati misurati) e de-embedding
(rimozioni di dati della rete), questa funzione nel dominio del
tempo contribuisce a ridurre i tempi di sviluppo. La funziona-
lità “Time Domain” è possibile grazie alla trasformata Z-chirp
(CZT – Chirp-Z Transform) che esegue la trasformazione dei
dati dal dominio della frequenza a quello del tempo per ogni
parametro S. Poiché la trasformata considera i valori nel do-
minio della frequenza come dati di ingresso, ogni parametro
può essere trasformato (compresi i parametri S differenzia-
li e mixed-mode). La trasformata Z-chirp è molto simile alla
tradizionale trasformata di Fourier veloce (FFT – Fast Fourier
Transform), a eccezione del fatto che l’intervallo di uscita può
essere variabile. Ciò consente all’utente di specificare un in-
tervallo di tempo arbitrario mantenendo uno specifico nume-
ro di punti.
L’importanza della risoluzione spaziale
Quando si eseguono misure nel dominio del tempo, i parame-
tri più importanti per l’utilizzatore sono la risoluzione spaziale
e lamassima distanza. Le prestazioni di misura dello strumen-
to in questo caso sono determinate dall’intervallo di frequen-
za e dal numero di punti di dati (data point) che esso è in gra-
do di supportare.
La risoluzione è direttamente proporzionale all’ampiezza
di banda dei dati nel dominio della frequenza. Per esempio,
il nuovo VNA a larga banda ME7838A di Anritsu (Fig. 1) ha
un’ampiezza di banda massima di 125 GHz, che si traduce in
una risoluzione spaziale di pochi millimetri. Ciò significa che
lo strumento può fornire informazioni utili per l’analisi delle
transizioni in dispositivi di piccole dimensioni come ad esem-
pio connettori e lanciatori (in pratica un’estensione del con-
duttore centrale del connettore coassiale), come riportato in
figura 2.
La richiesta di un’elevata risoluzione spaziale è divenuta più
pressante. A causa della crescente richiesta di banda, le di-
mensioni dei connettori coassiali, ad esempio, sono andate
via via riducendosi. Oggigiorno sono già disponibili connet-
tori con core da 1 mm (Fig. 3) mentre sono in via di sviluppo
connettori caratterizzati da geometrie ancora inferiori (0,8
mm).
Mentre per il prodotto finale le specifiche più importanti sono
di tipo generale, come ad esempio le perdite per riflessione e
le perdite di inserzione, il progettista deve avere una visione
interna dettagliata del prodotto durante la fase di sviluppo. Il
connettore avrà un supporto a perlina per il conduttore cen-
trale, linee in aria, adattatori di impedenza e diversi altri com-
ponenti che influenzano le prestazioni del prodotto (Fig. 4).
Grazie alle misure nel dominio del tempo, è possibile analizza-
re l’effetto di tutte queste componenti interne per una messa a
punto ottimale del progetto.
Una tipica misura effettuata con un VNA di questo dispositi-
vo coassiale è riportata in figura 5. Il grafico superiore è una
misura di S11 (coefficiente di riflessione) che evidenzia le
prestazioni complessive del dispositivo. Il grafico inferiore è
una misura nel dominio del tempo del medesimo dispositivo. i
singoli picchi rappresentano le variazioni di impedenza in vari
punti all’interno del connettore.
Misure di gating con un VNA
Le misure sui materiali a frequenze dell’ordine del THz sono
Fig. 2 – Per misurare un disadattamento su un’intercapedine (air-gap)
di 2 mm è richiesta un’elevata risoluzione nel dominio del tempo
Fig. 3 – Esempio di connettore di tipo a candela (spark plug) da 1 mm