第 1 章
5.2 被動元件部分量測
5.1 量測步驟
因電路由不同的架構所組成，所以先拆解不同部分的架構，分別量測其特性，
特性相符後再合成完整電路去量測。如此一來比較不容易有不可預期的問題產生。
而分部量測結果也可以作為再設計(re-design)的指標。
但因功率放大器外，剩餘部分為被動元件所構成。被動元件量測小訊號 S 參 數量測結果即可。但功率放大器因非線性的關係，需做大訊號量測，確保功率輸 出跟預期一樣。
5.2 被動元件部分量測
被動元件由網路分析儀來量測其 S 參數小訊號。在此我們用安捷倫 N5230A 之 4 埠網路分析儀或安捷倫 E8364B 有 2 埠網路分析儀量測被動元件。如圖 5-1。
vector network analyzer
DUT
Agilent E8364B Agilent
N5230A
vector network analyzer
DUT
圖 5-1 小訊號 S 參數電路量測儀器架設示意圖。
5.2.1 雙頻功率分配器量測結果
圖 5-2 為寬頻兩級威金森功率分配器電路。圖 5-3 佈局圖和焊接照片。圖 5-4 是模擬和量測結果比較。
Z
o1Z
o1Z
o2Z
o2R
1R
2 / 4 / 4
/ 4 / 4
Port 1
Port 3
Port 2
2-stage Wilkinson power divider
圖 5-2 寬頻兩級威金森功率分配器電路圖。
圖 5-3 寬頻功率分配器佈局圖和焊接照片。
圖 5-2 為寬頻兩級功率分配器佈局圖和電路照片。由第四章 4.4 寬頻功率 分配器的數值來進行設計。第三章 3.2 可知，N=2 的功率分配器可同時達到的雙頻 帶功率匹配效果。而因設計四分之一傳輸線於 1.37GHz 為中心頻率，由圖可知實 際佈局會因四分之一傳輸線過長而不容易佈局。故實際佈局上四分之一傳輸線需 做繞線的動作。兩級的中間也因為需焊接表面貼裝元件，而佈局上需拉近。輸出 埠 2 和埠 3 因需接 SMA 接頭，故實際電路實作上從兩旁拉線出做量測，以免接頭 尺寸造成無法焊接。
量測結果如圖 5-4 所示。量測結果為虛線，模擬為實線。S21 在雙頻下有 0.85GHz 下降-3.35dB，另在 1.9GH 頻段中為-3.62dB，應為兩段四分之一波長傳輸
200Ω 100Ω
線的損耗。而中心頻率往高頻偏，在 0.85GHz 和 1.9GHz 的 S11可下到-15dB。量測 結果有些微往高頻頻偏但仍可接受。
圖 5-4 功率分配器小訊號 S 參數量測和模擬結果。
5.2.2 雙頻左右手傳輸線量測結果
圖 5-5 為左右手傳輸線電路。圖 5-6 為電路佈局和焊接照片。圖 5-7 是模擬 和量測結果比較。
2C
LL
LL
LC
L2C
LZ
oZ
oCRLH-TL +90/-90 phase shifter
Port 1
Port 2
圖 5-5 雙頻左右手傳輸線電路圖。
圖 5-6 (a) Z0=50
及(b)Z0=35.35
左右手傳輸線佈局圖和焊接照片。圖 5-6 由兩左右手傳輸線皆參考第四章 4.3 左右手傳輸線設計的值設計而成。
一樣使用 N=2 的部分來設計兩段左右手雙頻帶傳輸線，設計在 0.85GHz 和 1.9GHz 達到相位變化
90 / 90
。而圖 5-6(a)為匹配到 Z0=50
，做主放大器到輸出 端的連接。圖 5-6(b)為匹配到 Z0=35.35
，做高阻抗到低阻抗的轉換。實際上用 於設計的 SMD 值如表 5-1:表 5-1 設計左右手傳輸線部分 SMD 元件大小
Z
0(SMD0402)L
L(SMD0402)2C
LTL length TL width
Z
0=35.35 5.1 nH 7.1 pF 34mmTL 3.17mm
Z
0=50 6.8 nH 5.1 pF 34mmTL 1.83mm
主要設計用以鑽孔到背面地，來減低左手元件電感需接地的寄生效應。
故保留銅箔用以鑽孔和焊接。
量測結果為圖 5-7 所示。量測結果為虛線，模擬結果為實線部分。在 Z0=50
可觀察出 S21在量測中也下降至-0.5~-0.7dB。而 S11，因匹配到 Z0=50
，故改 變不大，在頻帶內都可降至-15dB 以下。而因左右手傳輸線當成阻抗轉換器之用，所以需注意其相位變化。相位變化可看出 在 0.85GHz 約從
82. 8
變化至 91
。而 1.9GHz 約從 90.7
變化至 79.4
。2C L
L R L R 2C L
在圖 5-7 (b)Z0=35
左右手傳輸線中在頻帶內匹配也都可降至-15dB 以 下。S21 分別為-0.65dB 和-0.48dB 在 0.85/1.9GHz 頻帶中。而相位變化也量測出 0.85GHz 為 83.5
和 1.9GHz 降至 77.5
。(a)
(b)
圖 5-7 (a)Z0=50