Расчет волнового сопротивления МПЛ. Формулы. Программы., Незакрытый вопрос. Опции

[Deadsoulf]

Вопрос к знатокам и "старцам" СВЧ техники.
Предлагаю все таки определиться с тем, каким формулам и программам доверять в плане расчета волнового сопротивления микрополосковых линий.
На форумах несколько тем - все кричат за свое. К примеру, хвалят Saturn и AppCAD. Ругают TXLine и т.д.

Вот что получается у меня для W с МПЛ на TLY-5 Eps=2.2 h=0.127 t=0.018 (mm) Z=50 Ohm:

Программы:
TXLine -------- 0.373
Saturn -------- 0.296
AppCAD ------ 0.372
RFSimm99 --- 0.373
Genesys ------ 0.372
CST MWS ---- 0.350 (расчет с Frequency Domain Fast S-parameters)
CST MWS ---- 0.360 (расчет с Frequency Domain General Purpose)
CST MWS ---- 0.363 (расчет с Time Domain)


Он-лайн:
http://www1.sphere.ne.jp/i-lab/ilab/tool/ms_line_e.htm ----------------------- 0.368
http://www.emtalk.com/mscalc.php --------------------------------------------- 0.391
http://www.ekswai.com/en_microstrip.htm ------------------------------------- 0.3
http://ncalculators.com/electronics/micros...-calculator.htm ----------------- 0.296
http://referencedesigner.com/tutorials/si/si_06.php --------------------------- 0.296

У одних - разница рассчета не влезает ни в какие 5% даже среди похожих результатов (где 0.3хх). Другие в один голос дают величину 0.296 мм.
Таки извечный вопрос: кому верить???

Сам всегда считал в маткаде по формулам из аттача. Получается 0.369 мм. Кстати, прикреплю файл маткад, может, кому-то пригодится =)

 Z__________________.rar ( 22.88 килобайт ) Кол-во скачиваний: 437

 _____________________.___________________________________.pdf ( 1.22 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 20596


Сообщение отредактировал Deadsoulf - May 11 2012, 14:43

[ledum]

Вот что получается у меня для W с МПЛ на TLY-5 Eps=2.2 h=0.127 t=0.018 (mm) Z=50 Ohm:

Polar вроде не подводил

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Filippov]

С учетом возможностей производства, разброс в 40-50мкм вообще не имеет значения...

[Deadsoulf]

С учетом возможностей производства, разброс в 40-50мкм вообще не имеет значения...

Допуск в 1 mil уже давно реальность вроде как..

Гораздо больше интересует принципиальная достоверность. Это ведь лишь один пример. Здесь максимальный разброс расчетов почти 100мкм, а на другом проекте он может быть и больше.

[Filippov]

Допуск в 1 mil уже давно реальность вроде как..

Гораздо больше интересует принципиальная достоверность. Это ведь лишь один пример. Здесь максимальный разброс расчетов почти 100мкм, а на другом проекте он может быть и больше.

Допуск зависит от толщины металлизации, обычно, как я понимаю, он равен двойной толщине металлизации.
Принципиальная достоверность в таких программах не возможна, так как они строятся на приблизительных, упрощенных формулах...
Лучше моделировать тогда в каком-нибудь ЕМ-симуляторе...

[Deadsoulf]

Справедливо. Запарился с MWS, добавил результаты. Долго только это все: построение 3D-модели, оптимизация...

Сообщение отредактировал Deadsoulf - May 11 2012, 15:58

[EUrry]

Частота какая в том же TX-Line выставлена? И что при этом относительно частоты в других программах? МПЛ обладает достаточно ощутимой дисперсией.

[Deadsoulf]

Частота какая в том же TX-Line выставлена? И что при этом относительно частоты в других программах? МПЛ обладает достаточно ощутимой дисперсией.

В том же ТХлайн измеенение частоты в диапазоне 1-40ГГц дает разницу для W всего в 0.005mm, AppCAD - 0.001. То есть сказывается несущественно. Некоторые из приведенных калькуляторов вобще, судя по всему, не берут частоту в расчет волнового сопротивления.

[EUrry]

Да, в Вашем случае при малой толщине подложки частота влияет слабо, но в случае толщины в 1 мм можете сами проверить - влияние есть и оно очень значительное. Возможно, где-то формулы имеют ограничения как раз при малых размерах, когда уже толщина подложки не более, чем на порядок отличается от толщины металлизации и получаются различные результаты (TXLine должен выдавать предупреждения при попадании параметров в зону ограничения). Будет интересно узнать результаты объективного глубокого анализа, коли занялись проблемой. Вот тут еще недавно различные формулы обсуждались немного.

[mig-11101]

Отношение поглащенной и отраженной нагрузкой мощности в зависимости от отношений сопротивлений источника и нагрузки. В районе 0.75-1.25 от сопротивления линии, разницы почти нет.

Те книжные формулы, которые мне известны - в основном эмпирические, и чуть ли не в каждой книге свои. Но получается по ним примерно одно и тоже, а на практике не отличишь.

[Deadsoulf]

Спасибо, mig! Вот это очень полезный график. Был бы очень благодарен за источник.

[tduty5]

Был бы очень благодарен за источник.

1-[(Z_н/Z₀-1)/(Z_н/Z₀+1)]²
:]

[ledum]

Спасибо, mig! Вот это очень полезный график. Был бы очень благодарен за источник.

Вы бы еще оговорили диапазон оф интерест. Ключевое слово - моды высоких порядков, в зависимости от ширины микрополоска к толщине подложки могут появлятся на частотах где-то 15+ ГГц. Ну и посмотрите в сторону копланаров - часто с ними работать лучше.

[VCO]

Ну и посмотрите в сторону копланаров - часто с ними работать лучше.

Мне приходится копланары делать по высшему классу точности, и всё равно выше 8 ГГц лучше их не использовать.
Засада в том, что в отличие от микрополосков и полосков, размеров больше, соответственно и разброс больше.
В начале года бодался с неустойчивым захватом ФАПЧ до 16 ГГц именно из-за неудовлетворительного КСВН копланара.

[ledum]

Потери у них еще обычно больше. Совсем чуть-чуть. Но без них в кросскоммутаторах мы бы в жизни на минус 60 по пролазу не вылезли бы - на микрополосках минус 40, хоть застрелись.
Странно смотрел кучу обзоров - до 40ГГц их обычно рекомендуют как предпочитаемые.

[Filippov]

Потери у них еще обычно больше. Совсем чуть-чуть. Но без них в кросскоммутаторах мы бы в жизни на минус 60 по пролазу не вылезли бы - на микрополосках минус 40, хоть застрелись.
Странно смотрел кучу обзоров - до 40ГГц их обычно рекомендуют как предпочитаемые.

При малых толщинах плат, зазоры между сигнальным проводником CPWG и земляными полигонами получаются очень маленькими, так что порой их не возможно выполнить при производстве, а если увеличивать эти зазоры, то полосок вырождается в обычную микрополосковую линию и теряет все свойства копланарной...

[VCO]

Странно смотрел кучу обзоров - до 40ГГц их обычно рекомендуют как предпочитаемые.

Видимо, здесь избирательный подход: где-то их граница 10 ГГц, где-то 20, а где и 40.
У меня все EvalBoardы от AD на синтезаторы, начиная с 6 ГГц, по СВЧ - на микрополосках.

[EUrry]

Мне приходится копланары делать по высшему классу точности, и всё равно выше 8 ГГц лучше их не использовать.

Какую подложку используете?

[VCO]

Какую подложку используете?

Различные Роджеры, а также FR4. Понимаю, что в случае с FR4 ограничение идёт по материалу, но в случае с Роджерами копланаром мы вносим дополнительную нелинейность и рассогласование по КСВН, которые как раз и сказались в двухоктавном синтезаторе 4-16 ГГц. В узкой полосе обычно ноу проблем! Пришлось лепить аттенюаторы там, где не планировалось, а также дополнительную цепочку АРУ.
Впрочем, это был мой первый синтезатор выше 8 ГГц, может где и накуралесил...
ЗЫ: Ах да, это же типо опрос: уже несколько лет считаю копланары и микрополоски с помощью AppCAD, который рекомендовали старейшины СВЧ, якобы проверявшие рассчитанные волноводы на VNA до 40 ГГц. Сам не проверял - поверил нА слово.

Сообщение отредактировал VCO - May 15 2012, 09:29

[ledum]

Кстати, вспомнил, где видел сравнение - http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1056848 вторая ссылка, но уже этого файла не вижу - они срочно его убрали, что ли. Но кое-какие остатки информации в той статье можно найти в публикациях на их страничке http://mpd.southwestmicrowave.com/resources/ . Более того, Хиттайты, которым я доверяю только чуть меньше чем себе или Вам, применяют CPWG в эвалюэшен бордах в большинстве случаев - типа http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC442LC3B или там http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC739LP4 . Вроде только в http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC757LP4E занялись еретизмом. Arlon FR4. Вокак.

[Pir0texnik]

гуглокеш еще что-то помнит
http://webcache.googleusercontent.com/sear...mp;client=opera

[Green_Smoke]

гуглокеш еще что-то помнит
http://webcache.googleusercontent.com/sear...mp;client=opera

Зачем гуглокеш???
Нет ничего проще http://ifolder.ru/30520187

[Filippov]

Зачем гуглокеш???
Нет ничего проще http://ifolder.ru/30520187

Вот еще одна похожая статья от этого же производителя:
http://mpd.southwestmicrowave.com/showImag..._Substrates.pdf

[tduty5]

Зачем гуглокеш???Нет ничего проще http://ifolder.ru/30520187

Не могу посмотреть :[ Скачиваю, "документ поврежден". Это только у меня так?

[VCO]

Кстати, вспомнил, где видел сравнение - http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1056848 вторая ссылка, но уже этого файла не вижу - они срочно его убрали, что ли. Но кое-какие остатки информации в той статье можно найти в публикациях на их страничке http://mpd.southwestmicrowave.com/resources/ . Более того, Хиттайты, которым я доверяю только чуть меньше чем себе или Вам, применяют CPWG в эвалюэшен бордах в большинстве случаев - типа http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC442LC3B или там http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC739LP4 . Вроде только в http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC757LP4E занялись еретизмом. Arlon FR4. Вокак.

Да, я в курсе. В понедельник закажу пяток http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC778LP6CE и EvalBoard к ним, описанный здесь: http://www.hittite.com/content/documents/e...ating_guide.pdf . Там тоже копланары, но это ничего не значит.
Нелинейность у копланаров на 1-5 дБ (в зависимости от материала и ширины полосы) больше, чем у микрополосков. Прибавьте эту вносимую нелинейность к нелинейности октавного ГУНа (6-10 дБ), затем добавьте нелинейность усилителя (3-5 дБ) и др. элементов (коммутатора, умножителя, фильтров и т.д.) и получите мои проблемы. Вышло так, что дополнительная нелинейность копланара оказалась каплей, переполнившей чашу терпения ФАПЧ (во завернул!).

А так да, я сам неизменный неистовый фанат копланаров по одной простой причине: бОльшая часть моих плат - ДПП на FR4 1-1,6мм, где микрополосковая линия неприменима из-за огромной ширины, выдаваемой AppCADом при расчёте (что-то типа 6-10 мм, если мне не изменяет мой склероз). А в тонких Роджерах и МПП с одним слоем ламината микрополосковые линии более к месту. Я уже писал об одном колоссальном преимуществе копланара, повторюсь:
Врубить в копланар аттенюатор PAT, усилитель ERA или фильтр HFCN или LFCN от Minicircuits куда проще, чем в микрополосок. О полоске ваще молчу!

Думайте сами, решайте сами - копланар или микрострип!

[Yerd]

Сюда можно добавить
1) MWI-2017 Microwave Impedance Calculator от Rodgers. Правда у меня почему-то эта программа только на одном компьютере хорошо работала, на остальных глючила, отказывалась считать.
2) Ansys HFSS. Ну.. о возможности считать параметры линий передач в этой программе многие знают. Ставим волновой порт, устанавливаем галочку "solve ports only" и в путь

Сообщение отредактировал Yerd - Sep 25 2018, 09:18

[Aner]

Сюда можно добавить
1) MWI-2017 Microwave Impedance Calculator от Rodgers. Правда у меня почему-то эта программа только на одном компьютере хорошо работала, на остальных глючила, отказывалась считать.
2) Ansys HFSS. Ну.. о возможности считать параметры линий передач в этой программе многие знают. Ставим волновой порт, устанавливаем галочку "solve ports only" и в путь

А откуда возмете анизотропию выбранного вами материала по эпсилон, мю, ро, t? Вот результаты и разняться от практики. Но ... иногода все в пределах допуска.

[Yerd]

А откуда возмете анизотропию выбранного вами материала по эпсилон, мю, ро, t? Вот результаты и разняться от практики. Но ... иногода все в пределах допуска.

__Ну.. точное знание параметров материала - это отдельный разговор. Как-то давно один знакомый столкнулся с анизотропией материала роджерс, из-за которой у него развалились фильтры. В итоге, введя анизотропию в модель, за несколько итераций (несколько раз заказывал платы), ему удалось, их настроить.
__Вообще, о материалах, которые можно использовать в СВЧ технике можно было бы создать отдельную ветку. И это не только те материалы, которые позиционируются как СВЧ. Это могут быть пластики, лаки, пенополистирол и т д. Клеи часто не нормируются по величине диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. Или бывает так, что нормируются, но на низкой частоте. Пусть, например, tg(delta)=0.0008 на частоте 1 кГц. Означает ли это, что он будет таким же низким на высокой частоте?
__В общем, как то так.
__Возвращаясь к теме, я хотел дополнить список программ расчета волнового сопротивления линий и не более того.

Сообщение отредактировал Yerd - Sep 25 2018, 11:05

[Petr Skokov]

В Keysight ADS есть замечательная вещь, интегрированная в маршрут проектирования - Controlled Impedance Line Designer.
https://www.youtube.com/watch?v=ku6w3KnOTCo
http://literature.cdn.keysight.com/litweb/...5991-3924EN.pdf