如何测试射频变压器的性能？

射频变压器能够实现阻抗、电压、电流的变换，且具有隔直(流)、共模抑制及单端转差分功能，因此广泛应用于射频电路诸如推挽放大器、双平衡混频器及A/D ICs中。对于这类阻抗变换器件，其单端阻抗往往不是50 Ohm，这给其性能测试造成了困难。鉴于传统测试方法的局限性，本文介绍了一种基于矢网的新颖测试方法，使用虚拟差分模式及Offset功能，能够有效地测试射频变压器的性能指标。

射频变压器一般由两个或多个彼此绝缘的铜导线绕至在磁芯上而成，通过电磁耦合实现功率由初级(Primary)到次级(Secondary)的传输。图1给出了射频变压器的等效电路，假设初级线圈绕线匝数为，电压和电流分别为和；次级线圈绕线匝数为，电压和电流分别为和，则满足如下关系：

$V_2=ncdot{V_1}，I_2=I_1/n$

其中为线圈匝数比，。

阻抗变换比为：。

图1. 射频变压器等效电路

如何测试射频变压器的性能呢？射频变压器有哪些测试参数呢？

大多数射频变压器可以实现不平衡到平衡的转换，对于这样的变压器，可以将其当作一个balun，测试参数包括：插损、回损、CMMR、幅度和相位不平衡特性等。

对於单端阻抗为50 Ohm、差分阻抗为100 Ohm的变压器，可以直接在矢网的虚拟差分测试模式下测试，因为矢网本身为50 Ohm系统阻抗，而且业界的中高端矢网基本都具有虚拟差分测试功能。但是对於单端阻抗不是50 Ohm的变压器，如何有效测试其性能呢？

如果射频变压器的单端阻抗不是50Ohm，需要考虑待测件与矢网之间的埠匹配。传统的测试方法是，直接使用两个相同的射频变压器back-to-back布置，从而实现阻抗的匹配，测得的插损取一半即为单个变压器的插损。该方法能够测试变压器的插损和回损，但是无法有效测试CMMR和幅度、相位不平衡特性。

或者使用如图2所示的阻抗变换器，使用两个电阻搭建Mini-Loss Matching PAD。如果平衡端差分阻抗为200 Ohm，则对应的单端阻抗为100 Ohm。R1和R2的取值要同时保证，从DUT输出向矢网看去的输入阻抗为100 Ohm，及从矢网向DUT看去的输入阻抗为50 Ohm。图3给出了相应的测试装置示意图，采用UOSM校准方式。Port1与Port2、Port4之间的直通校准，也需要连接一个阻抗变换网路，以实现埠之间的匹配。

图2. Mini-Loss Matching PAD

图3. 采用阻抗变换器时的测试装置示意图

校准完成后，测试了某一款射频变压器的插损、回损等参数，测试结果如图4所示。低频时，测试结果与规格指标比较一致，但是随著频率的提高，偏离规格指标越来越大。经实验发现，阻抗变换器所使用的电阻的频率特性较差，电阻值随频率的增加变化较大，这限制了该方法在高频时的应用。

图4. 使用阻抗变换器时的测试结果

目前大部分矢网都支持更改埠参考阻抗，在一定条件下，这允许测试非50 Ohm系统阻抗下的S参数。其大致原理：首先测试50 Ohm系统阻抗下的S参数，然后根据所设置的埠参考阻抗，对测试数据作相应的数学变换，从而得到其它系统阻抗对应的S参数。如此，就不需要外部的阻抗变换器，使得测试更加灵活。

对于射频变压器，输出为差分形式，设计测试评估板时，PCB走线的阻抗及线间距均应按照一定的规则布置，以减少对测试结果的影响。但实际中，这一点往往很难满足。为此，校准完成后，需要执行Offset功能，将校准参考面延伸至待测件pin处。这一点很重要，尤其对于差分端，因为评估板走线一般是按照50 Ohm进行阻抗控制的，而射频变压器差分输出端的单端阻抗往往不是50 Ohm，如果不作Offset，则测试结果将偏差很大。