Согласование импедансов. ФАПЧ не работает*( Опции

[Dbinbkuu]

Дано: 1) ФАПЧ -чувствительность обратной связи -5\+5 дБм, входной импеданс ножки обратной связи на рабочей частоте z= 16-39*i;
2) VCO -выход +11дБм, Return loss - 7 типовые;
3) нагрузка 50 Ом;
4) рабочая частота 7004 МГц.

Описание работы: ВЦО генерирует стартовый сигнал на нагрузку и обратную связь ФАПЧ-а, ФАПЧ прошивается на нужную частоту (7004 МГц) и настраивает ВЦО через обратную связь на нужную частоту, согласование данного тройничка через 18 Ом резисторы+реактивные компоненты на обратную связь ФАПЧ-а.

Суть проблемы: ФАПЧ настраивает не ту частоту (проверка косвенным методом по выходу делителя частоты, реальные параметры померить не могу установка не позволяет). Драйвер на ФАПЧ заведомо верный т.к. прекрасно работает с микрухой той же серии ток на 4ГГц.
Аналогичная проблема была и с 4ГГц, (на анализаторе сигналов на вход ФАПЧ-а шло -20-18 дБм) решил её симуляцией согласования между ФАПЧ-ем(-15-0дБм), VCO(+5дБм) и нагрузкой в микровейве и последующей перепайки 2х кондёров для лучшего согласования с обратной связью ФАПЧ-а (хотя я подозреваю, что заработало исключительно на моих молитвах и танцах с бубном т.к. не могу обьяснить такой низкий уровень сигнала на ножке обратной связи).

С 7 ГГц такая фишка не прокатила......

Даташит на всё это дело предлагает проводить согласование ВЦО,ФАПЧА и нагрузки через 18 Ом резисторы (и всё.., но так не заработало) (на 4 ГГц+2 кондёра это сработало ),
на 7 нет. Подозреваю что на резисторах теряется слишком большая мощность (симуляция в микровейве дала затухание 6.3 дБм на каждый канал, это при идеальных условиях, а условия у меня далеко не идеальные) поэтому вопросы таковы:

1) Как согласовать генератор и 2 приёмника с помощью исключительно реактивных компонентов (берём что выходной и входные импедансы 50 ОМ).

2) Аналогичная задача, но для произвольных комплексных выходных и входных нагрузок?

3) Есть ли какая то стандартная методика под это дело?(как я понял согласование 18 Ом резисторами это прям классика жанра)

4) Может у кого то подобные проблемы были и дело совсем не в согласовании, а в альфе и омеге что прошли через созвездие центавра?...

P.S. Впереди у меня ещё плата с той же лабудой только на 11 ГГц (и у ФАПЧ-а таже проблемма) *(((

Во вторник смогу добавить схемоту и разводку.

Извиняюсь за чересчур сумбурную подачу текста и безграмотность..*((

[Hitokiri]

А что за резисторы вы использовали?
До 4ГГц 0402, 0202 - они ещё резисторы с натягом. На векторнике заметите, если есть где посмотреть.
Но на 7 ГГц... помоему это уже совсем не чистое R. Посмотрите компоненты типа ATC.com. В АВР есть их библиотека моделей с S param
После 6 ГГц, учёт краевых эффектов уже чувствительное отличие может давать в AWR. Думаю что если воткнёте вместо резисторов что-то такое. У меня на 12 ГГц фильтр без краевых эффектов уход полюсов фильтра 9 порядка +-100 МГц по частоты и -2 dB по амплтуде от модели. Если +- Лапоть, то у вас вполне может быть +-50МГц только за топологию +уход за кривую модель компонентов (не разбирался существенно ли это в вашей схеме).
-L-- R -- L
***\**\***
***С**С**
***\*** \*
n*Via n*Via
***\** \***
**gnd**gnd**

L=0.2..0.5 нГн
С=0.2..1pF
Via=0.2..0.4 нГн, n=условно количество отверстий за землю и их качество.
Как раз получите условную модель ваших резисторов, +съезд частоты в вашей цепи согласования.

[Dbinbkuu]

1) Огромное спасибо, Hitokiri, за ответ
1.1) Резисторы использовал 0402 1% 18 Ом
1.2) Что означает это не понимаю:
-L-- R -- L
***\**\***
***С**С**
***\*** \*
n*Via n*Via
***\** \***
**gnd**gnd**

2) Прикладываю схемку, трассировку и моделирование согласующего тракта в Ni AWR 12

3) Если кто разбирается в AWR-e может обьясните, что у меня в проекте не так? Проблема в том что при стандартном моделировании у меня S12, S13 примерно -5 - -8 дБм на заданной частоте, но когда я переъхожу к EM-можелированию теже параметры падают до-70 - -80 дБм, хотя как я понял то изменения там должны быть минимальные

Прикрепленные файлы

 RX.rar ( 1.08 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 64

 

[Corner]

3) Есть ли какая то стандартная методика под это дело?(как я понял согласование 18 Ом резисторами это прям классика жанра)

Рекомендую поставить направленный ответвитель. Резисторы 18 Ом на 7 ГГц какие? Подойдут С6-9 или иностранные аналоги - 0402 специальных тонкопленочных СВЧ серий. Обычные чип резисторы не работают выше 3... 4 ГГц. Слишком высокая паразитная индуктивность.

[Dbinbkuu]

Рекомендую поставить направленный ответвитель. Резисторы 18 Ом на 7 ГГц какие? Подойдут С6-9 или иностранные аналоги - 0402 специальных тонкопленочных СВЧ серий. Обычные чип резисторы не работают выше 3... 4 ГГц. Слишком высокая паразитная индуктивность.

Спасибо большое за ответ!
И ответвитель и СВЧ-резюки скорее всего решили бы проблему, но есть просто огромное НО - мне нужно поднять всё это дело к 16.11 (тобишь за неделю), приедет заказчик и ему естественно надо показать работу устройства, которое в данный момент работает % на 15 чисто технически, а функционально на 0%. Естественно времени на переразводку платы с учётом каплера\предусилителя на обратную связь\подстройкой трассировки или иные методы улучшения ситуауции просто нет.

Резюки отличный вариант, но зарубежные CH0402-18RJFPT(единственные, которые мне подходят) в лучшем случае придут через 10 дней из Европпы(всех обзванивал узнавал), а нашего производства я вообще в продаже найти не могу..((

Может кто то с рук продаёт СВЧ резюки серии С6-9 15-20 Ом в Москве?

Есть ли какие нибудь быстрые варианты из костылей и велосипедов на готовой плате запустить данное дело?

[Prostograf]

А плата на каком материале разведена?

[Dbinbkuu]

А плата на каком материале разведена?

RO4003, 18 мкм медь, 0.203 мм - толщина.

[Prostograf]

Ну тода название микросхемы ФАПЧа и название VCO (если он не встроенный) и цепь которая у вас сделана в обратной связи. Лучше фото.

[Dbinbkuu]

Ну тода название микросхемы ФАПЧа и название VCO (если он не встроенный) и цепь которая у вас сделана в обратной связи. Лучше фото.

В моём 2м сообщении прикреплён архив - RX, в нём есть скрин схемоты с наименованиями, .pcb - кусок трассировки и проект Ni AWR+библиотека пассива (которую я использовал) в котором пытался промоделировать согласование данной цепи.

[Prostograf]

В моём 2м сообщении прикреплён архив - RX, в нём есть скрин схемоты с наименованиями, .pcb - кусок трассировки и проект Ni AWR+библиотека пассива (которую я использовал) в котором пытался промоделировать согласование данной цепи.

У тебя разводка для 7 ГГц очень ужасная, по хорошему там надо переразводить плату.

Попробовать можешь, вот что. Цепь согласования убираешь. Вместо индуктивности емкость 4.7 рF или что-то близкое по номиналу (можно сначала одну запаять, а потом попробовать 2 друг над другом). Вместо R30 резистор 0 Ом, емкость С32 выпаять. Вместо емкость С36 резистор 0 Ом. Вместо С37 также 4.7 рF. Резисторы оставь по 18 Ом. Если не поможет, то резисторы попробуй 2 шт по 36 Ом друг над другом.

Если это не поможет, то только переразводка платы.

[bombino]

Необычно выглядит ФНЧ между микросхемой ФАПЧ и ГУН, такое впечатление, что он не до конца нарисован (по топологии не могу проверить).
Может не хватить управляющего напряжения на ГУН, чтобы установить частоту 7004 МГц, придется ставить активный ФНЧ.
Также считаю, что проблема не в цепи согласования, ее можно исключить.

[Herasim]

У тебя разводка для 7 ГГц очень ужасная, по хорошему там надо переразводить плату.

Попробовать можешь, вот что. Цепь согласования убираешь. Вместо индуктивности емкость 4.7 рF или что-то близкое по номиналу (можно сначала одну запаять, а потом попробовать 2 друг над другом). Вместо R30 резистор 0 Ом, емкость С32 выпаять. Вместо емкость С36 резистор 0 Ом. Вместо С37 также 4.7 рF. Резисторы оставь по 18 Ом. Если не поможет, то резисторы попробуй 2 шт по 36 Ом друг над другом.

Если это не поможет, то только переразводка платы.

А можно указать конкретно какие места требуют коррекции в данной трассировке?

[Prostograf]

А можно указать конкретно какие места требуют коррекции в данной трассировке?

Переразводить надо всю цепь обратной связи и выход СВЧ. Также комплементарный вход обратной связи, там емскость необходимо ставить как можно ближе к ножке микросхемы. Цепь согласования на частоте 7ГГц не делается на сосредоточенных элементах, а если делается, то необходимо учесть все паразиты. Расстояния между согласующими элементами тоже учитываются в виде отрезков микрополосковой линии. Блокирующие емкости обычно ставятся порядка 10 рF, а вообще лучше емкость на резонансной частоте брать.

Земляные отверстия необходимо ставить прямо у земляных падов элементов. В резистивном делителе резисторы как можно ближе друг к другу, чтобы между ними были минимальной длины микрополоски. Ну и резисторы конечно необходимо ставить СВЧ или простые по 2 шт, чтобы уменьшить паразиты.

Здесь роджерс тонкий, я обычно беру 0.5 мм. Там ширина линии 1.08 мм. На такой линии как раз влезают 2 блокировочных кондика 0402 или 2 резистора 0402 без того чтобы пады выпирали за пределы полоска.

И кстати, замечание о том, что при питании ФАПЧ 3 В , напряжения на управляющий вход ГУН проходит на бровях для ГУНа, тоже верно. Если питание ФАПЧ 3 В, попробуйте поднять напряжение питания до 3.3В. Может тоже помочь.
Ну и самое главное цепь ФАПЧ неправильно сделана, отсутствует пропорционально-интегрирующая часть.

[Dbinbkuu]

...
Ну и самое главное цепь ФАПЧ неправильно сделана, отсутствует пропорционально-интегрирующая часть.

В плане "пропорционально-интегрирующей части" я понимаю RC,RC фильтр? У меня он стоит, частота среза где то 62,32 кГц

Спасибо всем огромное за ответы, сегодня попробую их воплотить в жизнь и отпишу что да как, оживёт не оживёт

Сообщение отредактировал Dbinbkuu - Nov 15 2017, 08:26

[Prostograf]

В плане "пропорционально-интегрирующей части" я понимаю RC,RC фильтр? У меня он стоит, частота среза где то 62,32 кГц

Спасибо всем огромное за ответы, сегодня попробую их воплотить в жизнь и отпишу что да как, оживёт не оживёт

Посмотрите в документации как сделан фильтр ФАПЧ, у вас отсутствует самая главная часть фильтра, как раз RC цепи можно и не ставить. Вы как рассчитываете фильтр ФАПЧ?

[Dbinbkuu]

Посмотрите в документации как сделан фильтр ФАПЧ, у вас отсутствует самая главная часть фильтра, как раз RC цепи можно и не ставить. Вы как рассчитываете фильтр ФАПЧ?

На скрине это та пресловутая пропорциональная часть?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ScrewDriver]

На скрине это та пресловутая пропорциональная часть?

Только не "пресловутая", а основная. Без нее работать не будет, а то, что правее - просто для подчистки.

[Prostograf]

На скрине это та пресловутая пропорциональная часть?

Да

[Dbinbkuu]

Да

Хахаха мне схемотехник который делал эту плату сказал что это фигня и нафиг не надо и хватит фильтра чтоб помехи отфильтровать..... мдээ

[ScrewDriver]

Хахаха мне схемотехник который делал эту плату сказал что это фигня и нафиг не надо и хватит фильтра чтоб помехи отфильтровать..... мдээ

Он некомпетентен.

А вам было бы неплохо, перед проектированием простой, но вообще говоря довольно капризной и не прощающей ошибок системы, почитать если уж не учебники радиоавтоматики Первачева или Коновалова, где ФАПЧ разложена по косточкам, но уж хотя бы аппликейшн ноут от аналоговых девиц - http://www.analog.com/media/en/analog-dial...e33-number1.pdf - там вообще разжеваны все азы, которые необходимы для проектирования работоспособной системы.

[Dbinbkuu]

Он некомпетентен.

А вам было бы неплохо, перед проектированием простой, но вообще говоря довольно капризной и не прощающей ошибок системы, почитать если уж не учебники радиоавтоматики Первачева или Коновалова, где ФАПЧ разложена по косточкам, но уж хотя бы аппликейшн ноут от аналоговых девиц - http://www.analog.com/media/en/analog-dial...e33-number1.pdf - там вообще разжеваны все азы, которые необходимы для проектирования работоспособной системы.

Я согласен (в плане чтения и обучения) (вплане чужой компетенции - кто я такой чтобы судить...)! Но у человека было примерно 6 мес чтобы вкурить во всё это, сделать схемоту и произвести плату, мне же она перешла примерно 3 недели назад и мне надо её заставить работать.., до сего момента я с частотами больше 2.4ГГц не работал, естественно с ФАПЧ-ами тоже сталкиваюсь впервые...

Конечно это всё мои отмазки... т.к. если бы я был Компетентным инженером и разбирался во всём, то естественно быстрее бы поднял всё это дело и пост бы здесь не создавал.

Поэтому, ещё раз "Спасибо, что подсказываете мне!" Вот так вот..

Сообщение отредактировал Dbinbkuu - Nov 16 2017, 15:08

[ScrewDriver]

мне же она перешла примерно 3 недели назад и мне надо её заставить работать..,

Выкидывайте тот ФНЧ, что у вас в схеме - от него без расчета только вред, и соберите хотя бы навскидку тот, что из приведенного вами даташита, без подробного расчета - существует вероятность, что худо-бедно да кольцо как-нито замкнется сразу.
По хорошему, конечно, схему нужно пересчитывать.
По согласованию выхода ГУНа и входа микросхемы не парьтесь - при такой моще на выходе ГУНа три резистора звездой и аккуратный полосок - всё что нужно, уровня гарантированно хватит. Наоборот, при перегрузе входа иногда бывают неприятные эффекты - счетчик-прескейлер засчитывает звон фронтов за импульсы и ФАПЧ гонит ГУН вниз, ей мерещится на входе ФД удвоенная частота.

[Dbinbkuu]

Выкидывайте тот ФНЧ, что у вас в схеме - от него без расчета только вред, и соберите хотя бы навскидку тот, что из приведенного вами даташита, без подробного расчета - существует вероятность, что худо-бедно да кольцо как-нито замкнется сразу.
По хорошему, конечно, схему нужно пересчитывать.
По согласованию выхода ГУНа и входа микросхемы не парьтесь - при такой моще на выходе ГУНа три резистора звездой и аккуратный полосок - всё что нужно, уровня гарантированно хватит. Наоборот, при перегрузе входа иногда бывают неприятные эффекты - счетчик-прескейлер засчитывает звон фронтов за импульсы и ФАПЧ гонит ГУН вниз, ей мерещится на входе ФД удвоенная частота.

Фильтр просчитал в ПО от Ti (скрин приложил). И о боже оно ЗАРАБОТАЛО...но, блин, не до конца...
Возник косяк в нехватке выходного напряжения ФАПЧ для установки нужной мне частоты 7 ГГц на ГУН-е (хотя в даташите частота 7 ГГц наблюдается при 3В выхода с ФАПЧ-а, а по факту с ФАПЧ-а 3.2В, а на ГУН-е 6880 МГЦ и это предел).
Изначально питающие напряжения были ФАПЧ-3.3В, ГУН 3.3В.
Понизил питание на ГУН-е до 3В для которых и был постоен(в даташите) график зависимости выходной частоты от напряжения, но это не помогло*(

Так что передо мной встал новый вопрос: Можно ли заменить пассивный петлевой фильтр на активный с КУ по напряжению?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ScrewDriver]

Питание фапч-а поднимайте, до 3,6в у него норма, предельное 4,2; 3,6 - 3,8 может хватить, чтобы затащить гун на нужную частоту. Гуну питание тоже можно попробовать приподнять, посмотреть, куда частота пойдет, мож тоже вверх. Активный фильтр можно и нужно здесь делать, но не в суете, ибо тоже вещь в себе.

[Dbinbkuu]

Питание фапч-а поднимайте, до 3,6в у него норма, предельное 4,2; 3,6 - 3,8 может хватить, чтобы затащить гун на нужную частоту. Гуну питание тоже можно попробовать приподнять, посмотреть, куда частота пойдет, мож тоже вверх. Активный фильтр можно и нужно здесь делать, но не в суете, ибо тоже вещь в себе.

Давно не писал (поднимал с колен другие микрухи на плате (в том числе канал с 10-12ГГц поднял)), но с этой схемой до сих пор проблема: эксперимент показал, что для того чтобы ГУН начал выдавать мне необходимую частоту (7004 МГц), необходимо на него подать 4.16 В (что на 1.1-1.3 В больше чем указано в даташите на него). Пришлось ставить активный фильтр с усилением (скрин расчёта фильтра прилагается(Ra=Rb=10.2кОм, Cb=10нФ, усилитель - LM6211MF/NOPB, питание пробовал и 0-5 В и -5-+5 В)) и тут возникла проблема... Усилитель работает, сигнал усиливается, но на выходе помимо опорного сигнала возникает синусоида примерно 50кГц амплитудой почти под 1 В (на ножке CP всё тихо и без шума) откуда берётся помеха не пойму (самовозбуждение? тока на выходе усилка не хватает? неправильно компоненты подобрал?неправильный усилитель использовал?) (скрины помехи приложил). Может кто что посоветует по этому поводу?

Сообщение отредактировал Dbinbkuu - Dec 10 2017, 08:15

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Dbinbkuu]

Давно не писал (поднимал с колен другие микрухи на плате (в том числе канал с 10-12ГГц поднял)), но с этой схемой до сих пор проблема: эксперимент показал, что для того чтобы ГУН начал выдавать мне необходимую частоту (7004 МГц), необходимо на него подать 4.16 В (что на 1.1-1.3 В больше чем указано в даташите на него). Пришлось ставить активный фильтр с усилением (скрин расчёта фильтра прилагается(Ra=Rb=10.2кОм, Cb=10нФ, усилитель - LM6211MF/NOPB, питание пробовал и 0-5 В и -5-+5 В)) и тут возникла проблема... Усилитель работает, сигнал усиливается, но на выходе помимо опорного сигнала возникает синусоида примерно 50кГц амплитудой почти под 1 В (на ножке CP всё тихо и без шума) откуда берётся помеха не пойму (самовозбуждение? тока на выходе усилка не хватает? неправильно компоненты подобрал?неправильный усилитель использовал?) (скрины помехи приложил). Может кто что посоветует по этому поводу?

Проблема решена: надо было выпаять Cb (на ней возникал весь этот хаос) и питалово на усь сделать 0-12В и всё заработало.

Итого - если у вас не работает ФАПЧ+ГУН проверьте петлевой фильтр... и если ваш разработчик решит сделать питание ФАПЧа/ГУНа на импульсных преобразователях - пристрелите его.
P.S. Питание на ГУН лучше подавать минимально допустимое т.к. просадка по выходной мощности достаточно мала, но выходная картинка частоты получается намного более красивая и узкая.

Тему можно закрывать.

Всем кто участвовал в данной теме: "Огромное СПАСИБО!!".

Сообщение отредактировал Dbinbkuu - Dec 10 2017, 10:14