ShockLine NLTL (Nonlinear Transmission Line)
비선형 전송라인 (NLTL) 기술은 펄스 형성 애플리케이션 및 디지타이징 오실로스코프에 사용되어 왔습니다. 수년에 걸쳐 매우 신뢰할 수 있고 견고한 기술임을 입증 해 왔습니다. Anritsu는 고주파 사용을 위해 정교하고 새로운 모놀리식(monolithic) 광대역 지향성 브리지, 멀티플렉서 및 기타 주요 구성 요소를 보완하여 NLTL 기반 샘플러 및 분산 고조파 발생기를 구현했습니다.
- SRD 기반 샘플링 VNA의 한계 극복
- 고성능 주파수의 주파수 확장 가능한 VNA 아키텍처에 대한 필요를 충족
일반적으로 NLTL은 충격(Shock) 및 솔리톤과 같은 비선형 전기파 전파를 지원하는 분산 장치입니다. NLTL에 따른 충격파 전파는 해안을 침범하기 직전에 파도의 움직임과 비슷합니다. 가장 기본적인 형태로, NLTL은 위상 속도와 시간 지연이 다이오드 양단의 순시 전압의 함수 인 전파 매체를 형성하는 버랙터(varactor) 다이오드가 장착 된 고 임피던스 전송 라인으로 구성됩니다. (그림 1) 전압이 낮을수록, 비선형 전송선을 따라 전파하는 파형의 위상 속도 및 지연 시간이 더 짧아집니다. 반대로 전압이 높을수록 위상 속도가 빨라지고 시간 지연이 짧아집니다. 사다리꼴 전압 파형이 입력에 적용되면 NLTL은 파형의 전면을 압축하여 고조파가 매우 풍부한 계단 모양의 전압을 발생시킵니다.
그림 1. 전기파가 비선형 전송선을 따라 전파함에 따라 전기 파의 하강 에지가 압축됩니다. NLTL에 따른 충격파 전파는 해안을 침범하기 직전에 파도의 움직임과 비슷합니다.
NLTL의 하강 시간 압축 특성을 활용하여 CW 신호 (그림 2)에서 시작하는 샘플링 수신기의 극초단파 및 mm 파 주파수에서 매우 좁은 게이팅 펄스 열을 생성 할 수 있습니다. 펄스 형성 과정의 필수 요소는 NLTL의 계단 모양 출력을 펄스로 변환하는 차동(differentiator) 회로입니다. 다른 한편, 광대역 분산 고조파 생성은 NLTL의 "고조파 성장"특성을 활용하여 만들 수 있습니다. 모든 VNA의 두 가지 기본 기능은 신호를 생성하고 샘플링하는 것이기 때문에 NLTL 기술은 특히 이러한 계측기에서 사용하기에 적합합니다.
그림 2. 비 균일 NLTL은 하강 시간 압축을 향상시키고 CW 신호에 의해 구동 될 때 계단 모양의 파형을 생성합니다. 단계 차별화는 샘플러 게이팅에 사용되는 일련의 펄스를 생성합니다.
NLTL 기반 샘플러는 여러 안리쓰 VNA 제품군에서 사용하기 편리하도록 개발되었습니다. 이러한 기능에는 RF 및 LO 주파수 확장성, 높은 채널 간 격리특성이 포함됩니다. 높은 분리는 높은 Dynamic range를 달성하는 데 중요합니다. 이는 증폭기, 필터 및 기타 절연 소자 (그림 3)를 통해 수행됩니다. 예를 들어 테스트 채널 1과 2 사이의 격리(Isolation)는 소자를 추가하여 더 향상 될 수 있습니다.
그림 3. 비선형 전송 라인 (NLTL) 샘플러 기반 샘플링 VNA 증폭기, 필터 및 아이솔레이터와 같은 장치를 사용하여 채널 간 누설을 억제합니다.
이전 VNA 아키텍처의 한계
VNA는 샘플러, 고조파 믹서 또는 이들의 조합을 사용하여 측정 신호를 디지털화하기 전에 중간 주파수 (IF)로 다운 컨버전 합니다. 이러한 다운 컨버전 구성 요소는 변환 효율, 수신기 압축, 측정 채널 간 격리 및 DUT (Device Under Test) 포트의 스퓨리어스 생성과 같은 중요한 매개 변수에 경계를 설정하기 때문에 VNA에서 중요한 역할을 합니다.
믹서는 주로 로컬 오실레이터 (LO) 구동 시스템이 간단하고 스퍼 관리 (spur-management)가 향상되어 RF 주파수에서 다운 컨버전을 하는 경향이 있습니다.
마이크로 웨이브 및 밀리미터 파 주파수 (수신기 압축 및 비용이 주요 관심사 인 곳)에서 고조파 샘플링이 종종 사용됩니다. VNA는 전통적으로 쇼트 키 다이오드를 스위치로, 펄스 발생을 위해 SRD에 의존해왔습니다. 구현은 마이크로 웨이브 VNA, 샘플링 오실로스코프 및 주파수 카운터를 비롯한 다양한 계측에서 광범위하게 사용되었습니다.
SRD 기반 샘플링 VNA에서 전송 측정의 Dynamic range는 종종 테스트 채널을 분리하는 데 사용되는 장치의 대역폭으로 제한됩니다. 채널 절연은 그림 4의 SRD 게이트 샘플링 반사 계를 고려하면 가장 잘 이해할 수 있습니다. 누설 신호를 억제하려면 전력 분배기의 출력 암에 광대역 절연 소자를 사용해야 합니다.
그림 4. 스텝 복구 다이오드 (SRD) 기반의 VNA는 종종 VNA의 다이나믹 레인지를 제한을 유발하는 테스트 채널간 누설을 일으킵니다.
NLTL 기술의 이점
NLTL 기반 샘플러를 사용하면 최신 VNA 아키텍처에 많은 이점을 제공합니다 (표). 이러한 이점을 통해 고객은 투자 대비 탁월한 GHz 당 가치를 얻을 수 있습니다.
| Parameter |
NLTL-Based VNA Advantage |
Customer Benefit |
| Simplified VNA architecture |
모놀리식 반사율 측정기 설계로 다수의
개별 부품 및 커넥터 불필요 |
유지보수 및 운영 비용 절감,
가동 중단 감소 |
| Stability |
통합형 칩 설계로 반사율 측정기 구성
요소 전반에서 온도 변동 감소 |
더 긴 캘리브레이션 주기, 더 뛰어난
측정 정확도와 반복성 |
| Bandwidth |
RF 샘플러의 대역폭이 극히 넓으므로 한 샘플러로 폭넓은 주파수 범위 처리 가능 |
저렴한 비용으로 폭넓은 주파수 범위에서 고성능 측정을 수행할 수 있음 |
| Dynamic Range |
전체 주파수 범위에서 100dB 이상 |
반사율이 높은 장치와 약한 혼선의
더 뛰어난 특성화 |
| Size |
매우 작은 폼 팩터에서 높은 성능 제공 |
웨이퍼 프로브에 직접 연결 가능,
더 작은 점유 면적 |
| Cost |
향상된 가격 대 기능으로
새로운 분야에 활용 가능 |
고주파 테스트에서 획기적인
비용 절감 실현 |
소형 반사 계
NLTL 기반 VNA의 주요 이점은 다양한 구성 요소의 높은 수준의 모놀리식(monolithic) 통합입니다. 여기에는 샘플링 수신기, 분산 고조파 생성기, 방향성 브리지 및 기타 주요 구성 요소가 포함됩니다. 결과 반사 계 모듈은 동일한 열적으로 안정된 질량을 공유하며 크기가 미미하여 온도 변화를 크게 줄입니다. 그 결과, 단기 및 장기 안정성이 매우 최적화되고 VNA 보정 횟수가 줄어 듭니다. 또한, 다양한 반사 계 구성 요소들 사이의 마이크로파 커넥터의 제거는 시스템 신뢰성 및 안정성을 향상시키면서 성능 (예를 들어, 손실이 적고, 반사가 작음)을 향상시킵니다.
NLTL 기반의 반사 계의 소형 특성으로 다음과 같은 VNA를 위한 몇 가지 주요 응용 분야가 가능합니다.
- VNA를 DUT에 가장 가까운 위치에 배치하는 이점이 있는 고주파 온 웨이퍼 테스트. 반사 계를 웨이퍼 프로브에 직접 연결함으로써 지향성, 포트 전력 및 시스템 안정성이 향상됩니다.
- 웨이퍼상의 밀도가 높은 멀티 포트.
- 프로덕션 환경에서 구성 요소를 테스트하기위한 매우 저렴한 솔루션
- 필드 애플리케이션을 위한 고주파 휴대형 VNA.
소형 크기 이외에, 이러한 반사 계는 모듈을 가로 지르는 소멸하는 열 경사, 높은 진폭 및 위상 안정성 및 원시 지향성으로 인해 단기 및 장기 열 안정성과 같은 매우 매력적인 기능을 제공합니다. 가장 중요한 것은 AUT / DUT에 가장 가까운 샘플링 방향 브리지를 배치하면 장기 진폭 및 위상 안정성을 제공한다는 것입니다. 근거리 필드, 원거리 필드 또는 소형 범위 시나리오에서 수행되는지 여부에 상관없이 안테나 측정에 특히 도움이 되는 것은 이러한 기능입니다. 케이블 복잡성을 줄이고 멀티 포트 측정이 요구되는 고주파수 5G 통신의 기회를 해결하기 위해 모듈 형 AXIe 형식을 기반으로 한 반사 계의 E- 밴드 버전을 도입했습니다.
개요
수년에 걸쳐 NLTL은 매우 신뢰할 수 있고 견고한 기술임을 입증 해 왔습니다. Anritsu는 고주파 사용을 위해 정교하고 새로운 모놀리식 광대역 지향성 브리지, 멀티플렉서 및 기타 주요 구성 요소를 보완하여 NLTL 기반 샘플러 및 분산 고조파 발생기를 제공함으로써 SRD 기반 샘플링 VNA 및 고성능 주파수 스케일 러블 VNA 아키텍처에 대한 요구를 충족시킵니다.
Products
MS46121B
ShockLine 1 port USB VNA
150 kHz — 6 GHz 120 µs/point typ
MS46131A
Modular 1 port VNA
1 MHz - 8, 20, 43.5 GHz freq
˃ 42 dB directivity with DB cal
MS46122B
ShockLine 2 port USB VNA
1 MHz - 8, 20, 43.5 GHz freq
˃ 100 dB Dynamic Range
MS46322B
ShockLine Economy VNA
1 MHz — 8, 20, 43.5 GHz
˃ 100 dB Dynamic Range
MS46522B
ShockLine 2 port VNA
50 kHz - 8.5, 20, 43.5 GHz
E-Band frequencies
MS46524B
ShockLine 4 port VNA
50 kHz - 8.5, 20, 43.5 GHz freq
140 dB max Dynamic Range
MS4640B Series
VectorStar Family
70 kHz - 70 GHz frequency
142 dB maximum Dynamic Range
ME7838A4
VectorStar Broadband VNA
4-Port 70 kHz - 110, 125 GHz
123 dB maximum Dynamic Range
ME7838 Series
VectorStar Broadband VNA
70 kHz - 110, 125, 145 GHz
124 dB maximum Dynamic Range
MS2760A
MS276xA family of
Ultraportable Spectrum Analyzers
9 kHz to 170 GHz
MA245xxA
Power Master
9 kHz - 70 GHz frequency
V (male) connector
S820E
MW Cable & Antenna Analyzer
1 MHz - 40 GHz VNA frequency
650 µs/data point sweep speed
