1 Port VSWR Meter의 기능 개선

1. 개요

이 기술은 기존의 Full 2 Port Network Analyzer에서만 볼 수 있는 Full S-parameter 를 1 Port로만 구현할 수 있는 신기술의 이론적 배경과 Simulation 예제를 통해 기술의 우수성을 알고자 한다.

2. 이론적 배경

위 기술을 적용하기 위한 수식은 CAL변환식, ABCD Parameter to S-parameter 변환식이 필요하여 아래에 정리하였다.

a. CAL 계산

Γin 에 정보를 알고 있는 Mechanical CAL ( Open = 1, Short = -1, Load = 0)을 각각 연결하여, 해당공식을 구하면,

아래 (1),(2),(3) 식이 되고,

 (1), (2),(3)식을 S Parameter 를 기준으로 정리하면,

Open, Short , Load E-CAL KIT( OK,SK,LK : OPEN, SHORT, LOAD 각각의 Sparameter 정보)을 연결하여 각각의 측정된 Γopen, Γshort, Γload 값으로 방정식을 만들어 정리하면, 아래의 (4),(5),(6)의 수식이 나온다.

위의 (4),(5),(6) 방정식을 S-Parameter에 대한 3원 1차 연립방정식으로 풀이하면, 아래와 같은 공식을 구할 수 있다.

 

위의 복잡한 수식을 인수분해 하면, 아래와 같이 공식을 정리할 수 있다.

 

b. ABCD to S-Parameter  , S-Parameter  to ABCD  변환식

3. Procedure

a. Calibration :

CAA Port에서 Mechanical or E-CAL Calibration을 하여, s11, s1221, s22를 구하여 저장한다. 여기서 구한 S parameter를 ABCD Parameter로 변환하여 저장한다. 그 값을 A로 가정한다.

b. DUT 측정값 구하기

측정하고자 하는 Cable or Filter등 Passive Component를 연결하고, 그 끝에서 Mechanical or E-Calibration을 하여, s11r, s1221r, s22r을 구한다. 여기서 구한 S Parameter를 ABCD Parameter로 변환하고, 이 값을 B라고 가정한다.

c.  Full Port Parameter 구하기

위의 a,b에서 구한 A,B 두 값을 이용하여 아래의 공식을 이용하면,

Cable만의 Parameter를 구한 후 S Parameter를 계산하면, 측정하고자 하는 Component의 Full Port Parameter를 구할 수 있다.

 

4. Simulation예제  – Cable

ADS로 단순한 Cable의 Simulation 결과, 기존의 측정방법, 신기술을 적용한 측정방법의 결과값을 그림으로 표시하였다.

a. ADS Cable Simulation 도면

b. ADS Cable Simulation결과

c. 기존 측정방식의 결과

d. 신규 기술 적용 결과

5 결론

기존의 방법을 사용하면 측정값도 S21한가지 밖에 얻을 수 없고 그 결과도 그림에서 보이듯이 직선으로 나와야 하는 노이즈가 낀것처럼 지저분하게 측정되는 것을 볼 수 있다. 그에 반해 신규 신술을 적용한 결과 원래의 Simulation 결과와 거의 유사한 값을 얻을 수 있었다.