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射频器件连接器仿真的庐山真面目

点击次数:82 发布时间:2021-11-10

无论是在产品中,还是在测试中,射频连接器都是应用最广一款射频器件。射频连接器的种类繁多,到底应该怎么去选择合适的连接器呢?选择了合适的连接器,我们在设计仿真时应该注意什么?连接器仿真应该注意什么?

一、射频连接器的种类及其应用

连接器种类繁多,即使同一种连接器,因为应用的场景不同,也会有多种对应的结构形式。

根据连接器内芯结构的不同,可以分为公头和母头,公头Male 的内芯是一根针,而对应的母头Female 内芯则是一个带有弹片结构的孔,这一对公头和母头共同构成连接器的适配结构。在实际应用中,注意区分连接器的适配情况。

除了内芯结构的不同之外,根据连接器的结构尺寸可以分为:N type, BNC, SMA, SMB, 2.4mm, 2.92mm, 3.5mm等等,每种连接器都有各自的应用场景。图3 给出了常用连接器的工作频率范围,一般来说,连接器的同轴线直径越小,其可工作频率越高。这个在选择连接器时要特别注意,如果我们要设计一款应用在毫米波波段的射频器件,选用常规的Type N或者一般的SMA就不合适了。


二、仿真时到底该不该包含连接器

选择好设计测试所需要的连接器之后,又面临一个新的问题?设计仿真时,连接器模型到底应不应该加进去?很多射频人员可能会选择不加。50欧姆的连接器不是直接用50欧姆波端口代替就可以了,连接器模型有影响吗?反正样品回来之后可以调试。我在设计中,也经常会自以为是的直接用波端口来代替,比如图5所示的仿真模型。我们可以快速精确的进行仿真,得到满足要求的仿真曲线。

但在实际测试中,经常会发现实测性能和仿真差别甚大,有的可能完全不符合。对于PCB电路,经验老道的射频工程师拿着手术刀,轻轻一划,妙手回春,就可以把性能调试的很好。但在目前精益仿真的模型下,你有没有去思考,到底是哪里出了问题?是仿真不准确?还是样品做工太差?

其实很多时候问题就出在波端口设置中。因为你认为的50欧姆,在实际中可能不是50欧姆。在微带线和连接器焊接的地方,由于物理结构的不连续,会引入阻抗的失配。而这块阻抗不连续的存在,很可能就是导致样品仿真和实测曲线偏差的主要原因

所以,在设计仿真时,一定不要偷懒,最好能把实际样品中所用的到结构尽可能完整的仿真进去,仿真效率可能会打折扣,但是准确率却会大大提高,做到真正意义上的仿"真“,哪怕是的一条微带线。

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