射频变压器阻抗不是常用50欧姆，该怎样高精度测试？ -2

2020.10.13

2射频变压器参数如下：

输入单端阻抗：50 Ohm

阻抗变换比：1：1

频率范围：0.4MHz~500MHz

带内插损 (Spec.)：≤ 3dB

按照上面所描述的测试步骤，经校准、端口延伸，并将差模和共模阻抗分别设置为50 Ohm、12.5 Ohm后，测试结果如图8、9所示，插损满足规格指标，幅度和相位不平衡特性也相对较好。图10给出了共模抑制比CMRR的测试结果，这是使用矢网的Trace Math功能得到的结果，现在矢网已经支持直接显示CMRR测试结果，使得测试更加方便。

图9#变压器幅度和相位不平衡特性测试结果

图10#变压器CMRR测试结果

通过以上两个测试实例表明，对于这种单端阻抗非50 Ohm的射频变压器测试，与传统的back-to-back测试法及阻抗变换器测试法相比，使用矢网络分的虚拟差分测试模式及端口延伸等功能将更加方便，可以在不改变测试装置的情况下，直接测试变压器的插入损耗、回波损耗、幅度和相位不平衡特性以及共模抑制比CMRR等，极大程度简化了射频变压器的测试。

射频变压器的测试虽然可以当做balun，射频变压器仍然比较特殊，因为具有阻抗变换比，比如1:1、1:2、1:4等，而且单端阻抗不一定为常用的50 Ohm系统阻抗。那么射频变压器的差分阻抗和共模阻抗是多少呢？

图11给出了射频变压器的典型示意图，初级线圈PRI端为单端，次级线圈SEC端为平衡端。假设输入阻抗(单端阻抗)为50 Ohm，阻抗变换比为1:2，则差分阻抗为输入阻抗与阻抗比之积，为100 Ohm，共模阻抗差分阻抗的四分之一，即25 Ohm。

图11. 典型的射频变压器示意图

这是射频应用中经常用到的balun，单端50 Ohm/差分100 Ohm。射频变压器的阻抗比多种多样，单端阻抗也不一定是50 Ohm，表1给出了几个不同阻抗变换比和输入阻抗的例子，以便于理解。

表1. 多种阻抗比和输入阻抗对应的差模和共模阻抗

之所以关注这些参数，是因为在矢网端口参考阻抗设置中需要分别设定。

介绍完差分阻抗和共模阻抗的计算方法之后，下面再聊一聊矢网的端口延伸技术——Offset。Offset功能是有一定前提的，即认为被补偿的网络(比如PCB走线)是理想的：(1) 非色散；(2) 在校准参考面处理想匹配；(3) 互易。

Offset功能根据反射测试计算出待补偿网络的传输特性，从而使得测试参考面延伸至DUT的pin. 因其应用基于一些理想的情况，所以是有局限性的，精度也是有限的。

除了使用Offset功能外，还有一种精度更高的校准方法——自制TRL校准件，可以直接将测试参考面校准至DUT的pin处。图12给出了自制TRL校准件的示意图，包含Through、Reflect(一般设计为开路)、Line校准件及测试夹具。之所以将TRL校准件与测试夹具制作在一起，是因为这样可以最大程度规避加工误差及介质基板均匀性等因素给测试带来的影响。