2010-01-01 RF Moni By Copular use Direct Connect and wire 黎煥欣
在 NTU array 的系統內, 有很多 RF 的通道, 有些是信號, 有些是很強的信號. 它們的信號強度對應儀操作的狀況有很強的指標性, 所以量測它是重要的工作. 但要知道 RF 的強度, 就一定要把它拿下來到 power meter 上量. 那又中斷了系統後方的操作及整體性. 也很容易造成機構的不穩定. 所以不需要中斷系統操作, 就可以量測 RF 狀況的方法, 就變成是一個重要的課題.
其實最簡單的方法就是在主線的旁邊再放一條線, 去感應主線所發出的 RF , 拿走約 1% 以下的能量. 再量測這個能量. 但只要耦合條件是不變的狀況, 副線可以反應主線的狀況. 整個說起來大約如下圖
可以看出主副線沒有實際的接觸. 對主線的干擾也很小. 一般都在 -20dBm 或以下.
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我就有些異想天開的想法, 直接拿一對公母 SMA 頭對接, 利用中間的一小段訊號線當主線, 用漆包線在它旁邊繞一下, 再用 diode 檢波量測.
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兩個 SMA 頭要對接, 首先就是線徑要一致, 公母頭都是 0.74mm 左右.
做出來的就像這個樣子
不過量起來就不怎樣了, 衰減了 ~ -4dB, 顯然曝露的部份太多, 都散發出去了. 再切腳, 做了個短的
總算在 -2dB 以內. 接著嘗試要將 diode 檢波器給銲在上面. 我們用的是 BAT62-02W, GHz Class diode. 即然是極高頻使用, 它一定要做得很小, 才會有很小的電容及電感, 僅量只表現出 diode 的能力
下圖的黑點就是 diode, 只有米粒的幾分之一大小, 我們要把它銲在空中, 與濾波電容放在一起, 花了很大的功夫
另外一點, 它也是 schotty 型的 diode, cut off 的電壓較低, 這裡只有 0.394V, 只有一般二極體 0.7 的一半.
下圖的黑點就是 diode, 只有米粒的幾分之一大小, 我們要把它銲在空中, 與濾波電容放在一起, 花了很大的功夫
最後總算可以測試這個 copular + 檢波器可否動作
一開始沒送信號, 三月電表如預期沒有輸出 (0.01mV)
攘著打開 RF 8.7GHz, 0dBm 的信號. 因為 cable 及 copular insert loss, spectrum 看到的是 -4dBm, 但電表上出現了 64.3mV,.... 信號終於出來了.... 60mV 以現在的標準而言, 太容易量出來了.
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當然這個嘗試很好玩, 但要真的加入系統, 除了它本身的衰減之外, 它的反射波也會對原來的信號產生影響, 若要量的 RF 是 CLOCK, 那大約沒什櫟關係, 若量的是待測的信號, 就會引入很多 phase noise.
要知道這個訊息, 就要用向量分析儀, 它可以量 2port - 4 S參數, 通常我們看的是 S21 : 穿過 device 後信號強度的變化及 S11 : 有多少信號從這個裝置反彈回來. 下圖是這個小東西裝在VNA 中測量的場景.
整個 span 是 20GHz, 前 5 GHz 還可以, 但之後就反彈的很厲害了. 損失的能量都是反彈而非幅射的方式存在.
結論這個小東西 在 概念上是可以的, 但顯然手工製作的個別差異會很大, 效能也待改進, 整體仍要再仔細設計.