¿Cómo encuentro la pérdida de retorno de un transformador a partir de sus datos de parámetros S de 4 puertos?

Estoy buscando información sobre el rendimiento del transformador Mini-Circuits T16-1-KK81+ . El transformador está bien caracterizado, los minicircuitos proporcionaron gráficos de pérdida de inserción/retorno y mediciones de parámetros S sin procesar para descargar.

Tengo dificultades para reproducir el gráfico oficial de pérdida de devolución utilizando los parámetros S sin procesar.

Es una medida VNA de 4 puertos con 16 parámetros S, s4pdice el archivo,

!Model: T16-1
!Run/Lot/Date Code: MW42300//0640
!DATA FOR: UNIT#1
!Fixture/SN/Due: 90-2-20-233/72223/07-24-2009
!Connection: PORT-1 - pin<4>; PORT-2 - pin<6>; PORT-3- pin<3>; PORT-4 - pin<1>;
!PORT EXTENSION DONE ON TEST FIXTURE WITH LOSS ON AND MISMATCH ON

El punto principal es el pin 4, o puerto 1, por lo que la pérdida de retorno debería ser una gráfica de S11, pero la gráfica se ve así:

mi parcela

De ninguna manera se parece a la curva de pérdida de retorno oficial,

Trama oficial

Pensé que el script que usé para trazar el gráfico estaba roto, pero no veo problemas obvios en mi código. Supongo que la diferencia se debe a la terminación. Supongo que las mediciones de VNA se realizaron con cuatro puertos de 50 Ω, pero el gráfico de pérdida de retorno en la hoja de datos asume una carga de 800 Ω coincidente, ¿es correcto?

¿Cómo debo proceder para reproducir el gráfico de pérdida de retorno?

Podría intentar hacer una medición de dos puertos solo en los pines 4 y 6 con una resistencia de 800 ohmios en los pines 1 y 3. No puedo mirar las hojas de datos en este momento, pero me parece extraño que usen una carga de 800 ohmios. ¿Es eso común?
@BenWatson No tengo el dispositivo real y solo trato de encontrar una manera de obtener información basada en los datos públicos. Intentaré leer sus notas de aplicación para ver cómo midieron los parámetros S.
@BenWatson La nota de aplicación dice: "La pérdida de retorno, o VSWR, se mide en el devanado primario, con el secundario terminado en su impedancia teórica". Es un transformador de 1:16 (impedancia), por lo que creo que las cifras en la hoja de datos se miden con una carga combinada de 800 Ω, y haciendo algo de aritmética, creo que debería poder transformar el parámetro S como si estuviera terminado en 800 Ω. cargar y reproducir el gráfico de la hoja de datos.
Oh, ya veo. Sí, el S11 debería variar con una carga cambiante. ¿Hay alguna razón por la que no confíes en su gráfico oficial de pérdida de devolución? Puede enviarles un correo electrónico para obtener una aclaración y deberían comunicarse con usted dentro de una semana.
@BenWatson Nada inusual, solo quiero ver cómo se vería su impedancia S11/compleja en un gráfico de Smith con una carga coincidente, y qué tan inductivo se volverá en diferentes frecuencias. ¿No es el punto de tener S-parámetros disponibles públicamente? - "ya lo medimos con nuestro VNA de 5000 dólares para su análisis, para que no tenga que hacerlo"
Supongo que sí, desafortunadamente los hace menos útiles para verificar si sus otros gráficos están bajo diferentes condiciones de carga. ¡Lo siento, no pude ser útil!
Actualización de @BenWatson: He leído algunas notas de aplicación adicionales, y mi suposición es correcta, los parámetros S de Mini-Circuits están destinados al modelado y simulación de dispositivos, solo impórtelos a Genesys o ADS y listo. Pero esas son herramientas costosas y no están disponibles para los aficionados. ¡Pero mi pregunta es ciertamente solucionable! Veamos si puedo hacerlo en herramientas basadas en SPICE, o escribir mi propio script. Publicaré una respuesta si logré resolverlo.

Respuestas (1)

Al leer algunas notas de la aplicación, descubrí, de hecho, que el archivo de mediciones de parámetros S de 4 puertos está diseñado para crear un modelo del transformador, y se puede usar directamente con un simulador, como Genesys o ADS. Esas son herramientas costosas que no están disponibles para los aficionados, pero también descubrí que la simulación Qucs gratuita y de código abierto también admite el archivo de parámetros S de puerto n.

Configuración del simulador

Para utilizar el archivo s4p para la simulación...

  1. Cree dos fuentes de alimentación y especifique sus impedancias de entrada, en este caso, 50 Ω y 800 Ω, y conéctelas a tierra.

  2. Cree dos ecuaciones para S11_dB y S21_dB, y cree una "simulación de parámetro S", establezca el tipo de simulación en registro, establezca la frecuencia de inicio a fin y establezca la cantidad de puntos.

Estos pasos son necesarios para todas las simulaciones. Una forma rápida de configurar el esqueleto es usar el asistente de síntesis de filtro para obtener un filtro aleatorio y eliminar todos los componentes R, L, C.

  1. Agregue un "archivo de parámetros S de puerto n". edite las propiedades y cambie el número de puerto a "4", establezca la ubicación del archivo en el s4parchivo proporcionado por Mini-Circuit. Dado que el puerto 1/2 es el lado primario, el puerto 3/4 es el secundario, necesitamos girar el dispositivo 90 grados, un poco incómodo pero hace el trabajo, finalmente conecte a tierra el puerto Ref.

Ejecute la simulación.

Resultados de la simulación

Funciona, obtenemos resultados idénticos a los de la hoja de datos (¡la única diferencia es la definición de positivo/negativo)! Ahora incluso podemos trazar los resultados en diferentes formatos, como un gráfico Smith y un gráfico VSWR, ¡hurra!

Todavía hay ~4 dB de diferencia, probablemente debido a mediciones en diferentes condiciones, o debido a artefactos del simulador o su configuración, que vale la pena investigar más a fondo.

Actualización: Agilent ADS produce el mismo resultado de simulación. Por lo tanto, probablemente esté relacionado con las condiciones de medición.

¿Cómo podría saber que 1/2 es el primario y 3/4 el secundario, y no que estaba configurado como 1/3, 2/4, etc.? Estoy tratando de encontrar documentación donde se explique esto (cómo se usa el archivo s4p y se asigna al símbolo), pero no puedo encontrar nada al respecto.
Además, ¿el nodo del pin 4 de xformer y la fuente P2 NO deben conectarse a tierra para garantizar una conexión equilibrada en el secundario?
@jrive Al menos para la parte de Mini-Circuits, las conexiones del puerto están documentadas en los comentarios en el archivo s4p, simplemente abra el archivo s4p en un editor de texto y lo verá en la parte superior. Por ejemplo, ya puede ver eso cuando lo cité en la pregunta original. Y hablando de la conexión a tierra P2, descubrí que si se levanta la tierra para la operación diferencial, habrá una gran diferencia entre la simulación de parámetros S y los datos publicados. Nunca pude resolver este problema, necesitamos preguntarle a Mini-Circuits cómo se debe usar exactamente en una simulación.
¿Cómo encuentro la pérdida de retorno de un transformador a partir de sus datos de parámetros S de 4 puertos?
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