【经验】如何正确对贴片环形器和贴片隔离器进行S参数测试

时间： 2021-08-20 来源：大普通信

技术问答

大普通信将在本文描述和指导应用正确的测试方法对贴片环形器或贴片隔离器进行S参数测试。

器件测试及存放的注意

必须注意取放和转运环形器和隔离器（例如从运送盘中取放隔离器或环形器，从测试夹具上取放隔离器或环形器时），以避免损坏隔离器或环形器上面的探针或接触点。尽管贴片环形器和隔离器外壳腔体已经有足够的对磁场屏蔽作用，但是还是要注意不要直接的叠放或靠近其它带磁性物体。

器件焊接

所有的贴片环形器和隔离器都是为无铅焊接操作而设计。无铅回流焊接环形器和隔离器只能通过专门的回流焊接设备进行焊接，注意切勿使用超过280摄氏度以上的焊接工艺进行隔离器和环形器焊接，此温度因为超过内部个别组件的居里温度，或可能对产品造成不可逆的性能损伤。

测试仪器和工具

首先我们必须使用精确的50Ω 标准微带线的测试治具对贴片环形器和隔离器进行测试。(Fig.1). 矢量网络分析仪 (ENA 5071C )是用来测试其S参数的典型设备，我们推荐使用Keysight网络分析仪或同等设备进行测试，如下以Keysight 5071C 为例对环形器的测试进行介绍。

测试架构

下图是典型S参数的测试示意图：

图 1 测试示意图

ENA5071C矢量网络分析仪校准

首先我们需要参照ENA5071C厂家Keysight的标准方法及标准校准件对网络分析仪的双端口进行全校准。当测试射频和微波器件时双端口全校准可以给出非常精准的测试。但是如果我们要对嵌入式或贴片隔离器或环形器测试时，推荐使用与测试线缆相配套SMA接头的电子校准件——Keysight 85093-60010电子校准件，此校准件是一种比较简单而且快捷可靠的校准方式。如果没有电子校准件我们也推荐使用相配套的SMA Female校准标准件——Keysight 85033E。测试治具通常是一个2个SMA接头和两段连接传输微带线，或者3个SMA接头和三段连接传输微带线相对应的测试夹具。因为测试夹具上面的测试点或测试焊盘没有直接连接到校准件进行校准，所以必须对测试夹具上的50Ω传输线的插入损耗进行补偿或端口延伸才能保证对隔离器或环形器精确的测试，从而保证插入损耗和回波损耗的相位值等对应到产品实际性能。

ENA5071C矢量网络分析仪不连续补偿校准

首先同一种SMA接头具有相同的射频传输参数，所以一旦2端口的校准结束，我们必须使用具有和测试夹具相同SMA接头，以及相同长度，宽度，覆铜厚度，沉金厚度，材质（最好与测试PCB同批次板材制作的直通PCB）的传输线的传输补偿模块，对S21（正向传输）S12（反向传输）进行插入损耗和隔离度短路补偿校准。见图 2

图 2 S21和S12补偿示意图

在ENA5071C网络分析仪中分别对测试的四个参数通道进行补偿，连接配套的补偿模块（图2 ）分别选中通道S21然后通过手动模式来对测试夹具上面的接头和传输线的插入损耗进行补偿，具体步骤如下：选取ENA5071C操作面板上的“Display”然后在系统中选取“Data Math”再选取其中的“Data/Mem”然后选取“Data->Mem”补偿完毕后可以看到S21插入损耗及隔离度值已经非常接近理想情况。同样可以选取S12通过相同的步骤来选中ENA5071C测试通道中的S12对隔离进行补偿。然后连接测试夹具如图 3 。可以对S11和S22进行相位补偿，选中S11或通道，选取ENA5071C操作面板上的“Display”然后在系统中选取“Data Math”再选取其中的“Data/Mem”然后选取“Data->Mem”补偿完毕后可以看到S11回波损耗已经非常接近空载理想情况。同样可以选取S22通过相同的步骤来选中ENA5071C测试通道中的S22对回波损耗进行补偿。

图 3 S11和S22 回损补偿

测试

将连接到测试仪器的测试线缆与测试夹具连接（测试线缆要标准件，最好无转接接头，推荐使用Rosenberger/Huber+Suhner 标准测试线缆）。另外确保被测试贴片隔离器/环形器与测试夹具/线路板有良好的接触，所以最好使用我们推荐使用的测试夹具对环形器进行可靠的压接测试，隔离器/环形器按照产品的大小分为7mm/10mm/12.5mm/15mm/20mm/25mm等几种不同规格(如图F4 为10mm120°测试夹具压接测试）所以正确的选用相应的推荐测试夹具进行产品的测试相当重要且必要。如果将贴片环形器按照可靠的焊接工艺焊接在测试夹具测试效果将会更为精确。