對于板級SMA頭接插件參數提取方法您知道多少，下文中，仁昊偉業科技電子工程師將會針對“板級SMA頭接插件參數提取方法”做一些分析，希望我們的分析對于您了解sma頭接插件有一定的幫助。

一、 前言

射頻微波及高頻高速測試中，SMA 接頭扮演著相當重要的一個角色，它連接了測量儀器與待測電路，可以說是測量儀器與待測電路之間的橋梁，而在傳統中的一般高速電路的測量中，一般皆沒有將SMA 接頭的效應考慮進去，往往所測量出來的結果，并不是一個單純的電路板參數，而是包含著SMA接頭效應在里頭的電路板參數，而此時將測量的電路板參數再進行后續的各種分析時，因為并沒有減去SMA接頭的效應，所獲得的后續分析結果，準確度將會受到影響。

二、使用HFSS提取SMA接頭參數

在本研究論文中，第一階段SMA接頭參數的提取，我們使用HFSS仿真軟件進行，我們繪制出兩個SMA接頭對接的3D Model，對于后續的S-Parameter分析結果，影響最主要為Teflon介質材質的部份，因此我們在設計SMA 3D Model時，我們主要針對SMA接頭中Teflon材質其中的Relative Permeability與Loss tangent兩者進行調整，并且與測量的情形進行比較找出最正確的值。

由于網絡分析儀測量上的限制，我們必須將兩個SMA接頭連接起來(如圖一)，并且使用時域反射儀測量對接后的SMA接頭阻抗是否為50歐，之后再接上網絡分析儀進行測量，測量的范圍為50MHz到10GHz，測量結果(如圖二)。

圖一、SMA 接頭對接圖

圖二、SMA接頭測量S11參數曲線圖

我們從網絡分析儀取得雙SMA接頭對接的S11參數之后，接下來就要開始使用HFSS來進行SMA接頭3D Model的制作，首先第一步就是先制作好SMA接頭的3D Model(如圖三)，接著按照流程圖(如圖四)上的流程，進行參數的提取，測量與模擬的結果，不斷的進行兩者間的對照，假設模擬結果不符合測量的結果，即返回3D Model進行Teflon材質參數上的修改，最后即可得到一個正確的單一SMA接頭的3D Model。

圖三、SMA接頭3D Model繪制圖

圖四、使用HFSS提取SMA接頭參數流程圖

模擬的頻率范圍為100MHz到10GHz，而在Teflon材質Relative Permeability參數等于3.317，Loss tangent參數等于0.0035時，我們得到了與測量結果吻合的S11參數(如圖五)。

圖五、SMA接頭S11仿真曲線圖

我們使用Matlab將測量的結果與模擬的結果進行兩者間的對照，取樣的點數為201點，頻率的范圍為50MHz到10GHz。由圖六可以看到，整體的S11參數大致上與測量結果吻合，但是在頻率5GHz之后，數值部份已經漸漸無法相當吻合，我想這可以歸究于S11參數是反射系數的關系，而整體的S11參數是很不好測量的，因為其數值都是在-30dB到-60dB之間，是相當小的值，因此如果有不小心動到測量的線路，或是線路有抖動的問題，都會造成量測結果的不準確，而模擬的參數對于實際上所測量的結果，通常也都會有一定程度上的誤差，因此只能做到盡量與測量結果吻合。

圖六、模擬與測試結果對照

三、使用ADS進行SMA Model的驗證

在使用HFSS提取完SMA接頭3D Model的S-Parameter之后，接下來所要做的就是使用ADS (Advanced Design System )進行SMA接頭參數的驗證。我們可以將S-Parameter轉成矩陣的表示方法(如圖七)，假設SMA接頭參數各為[A]及[C]，電路板參數為[B]，量測結果為[D]即可得到圖七中的式子。

圖七、電路參數矩陣示意圖

在本論文中，我們另外制作了2cm與4cm長傳輸線的電路板(如圖八)進行模擬與測量的互相驗證，驗證的方法為;先使用網絡分析儀測量實際2cm與4cm長傳輸線電路板之參數，接著將所測量出的結果代入ADS中，即可得到分析之結果(如圖九及圖十)。

圖八、2cm與4cm長傳輸線電路板

圖九、2cm長傳輸線電路板S參數

圖十、4cm長傳輸線電路板S參數

接著再將先前由HFSS所提取出的SMA接頭參數，代入ADS中，即可取得模擬的結果，我們再將模擬的結果與量測的結果，進行兩者間的互相驗證(如圖十一及圖十二)，從圖中我們可以發現，兩者間的對照可以說是非常吻合，而在2GHz的共振點，是由電路板的共振所造成的，因此從兩者間的驗證，我們可以得知之前從HFSS之所提取出的SMA接頭參數，是正確無誤的。而在往后的高速電路測試模擬中，我們即可代入此SMA 接頭的參數，將SMA接頭的效應考慮進去，所得到的結果將會更為正確，也將會是一個更為單純，不包括SMA效應在里頭的電路板參數。

圖十一、2cm傳輸線模擬與測量對照圖

圖十二、4cm模擬與測量對照圖

四、結論

本論文成功地完成使用計算機輔助設計軟件Ansoft HFSS進行SMA接頭的3D Model的繪制及模擬，并且在HFSS中調整SMA接頭的介質參數，而在Teflon材質Relative Permeability參數等于3.317，Loss tangent參數等于0.0035時，我們得到了與測量結果吻合的S參數，并且使用ADS軟件平臺，驗證獲得2公分及4公分長傳輸線具有相同模擬及測量結果。

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