基于二端口网络的阻抗测试方法

目录

一、前言

本篇文章的思路来自于专利文档: 基于二端口网络的RFID芯片阻抗测量方法及装置

文章通过传输线实现对DUT阻抗的测量,博主初看时对其原理不甚了解,后面推导了公式想通了。整理成博文分享出来吧!

文章内算法如下:

测试步骤


我的疑问在于

1、矩阵Z是什么?

2、阻抗值ZDUT与矩阵Z的对应关系是什么?

3、计算的原理是?

二、测试原理分析

分析思路: 按道理来说,应该对矩阵A1左右两边分别乘以两段传输线T矩阵的逆,才能得到ZDUT的T矩阵。显然文中并没有。后来我思考良久终于想通了!!!
划重点:本次分析的灵感来源于巧妙利用传输线的T矩阵(也叫ABCD矩阵,后统一称为T矩阵)

测试图如下:虽然文中并未提及,但专利中默认θ~1~=θ~2~

以下为公式推导

1、直通传输线的ABCD矩阵(T矩阵/传输矩阵)为:

2、带有DUT的直通传输线的ABCD矩阵为:

3、传输矩阵T= A1- A

4、待测DUT的阻抗为:

所以!!当θ12时,T11=T22
ZDUT=2*T11/C

更正文中一个错误:应该是A1-A,而不是A-A1

三、仿真验证

3.1 ADS仿真验证原理



由于需要用到S参数转ABCD参数,借用MATLAB的矩阵运功能。代码如下:

matlab 复制代码
clear ;
close all;
% 传输线S参数
S11_1=0.008*exp(1i*(94.739)/ 180 * pi);
S12_1=0.985*exp(1i*(-85.707)/ 180 * pi);
S21_1=0.985*exp(1i*(-85.707)/ 180 * pi);
S22_1=0.008*exp(1i*(94.739)/ 180 * pi);
Z0=50;
S1_matrix=[S11_1,S12_1;S21_1,S22_1];
A1_matrix=s2abcd(S1_matrix, Z0);
A=A1_matrix(1,1);
B=A1_matrix(1,2);
C=A1_matrix(2,1);
D=A1_matrix(2,2);
disp('ABCD 参数矩阵:');
disp(A1_matrix);
%带有芯片阻抗的S参数
S11_2=0.660*exp(1i*(-128.585)/ 180 * pi);
S12_2=0.667*exp(1i*(-43.412)/ 180 * pi);
S21_2=0.667*exp(1i*(-43.412)/ 180 * pi);
S22_2=0.660*exp(1i*(-128.585)/ 180 * pi);

S2_matrix=[S11_2,S12_2;S21_2,S22_2];
A2_matrix=s2abcd(S2_matrix, Z0);
T=A2_matrix-A1_matrix;
disp('T参数矩阵:');
disp(T);

z=[2*T(1,1)/C,2*T(1,2)/(A+1);2*Z0*Z0*T(2,1)/(D-1),2*T(2,2)/C]; 
disp('Z矩阵:');
disp(z);

%芯片阻抗
impedance1=z(1,1); %阻抗Z可以修改为(T(1,1)+T(2,2))/2
%impedance2=(T(1,1)+T(2,2))/2;
disp('impedance1');
disp(impedance);

1K||2pF 的阻抗为:9.79-j98.49,将S参数带入matlab得仿真结果为:9.88-j 98.5。 结果非常相近。

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