Измеренная характеристика микрополоскового фильтра Опции

[Dunadan]

Доброго времени суток, уважаемые форумчане. Ищу измеренную характеристику любого микрополоскового фильтра на резонаторах без заземления (полуволновых), соответственно, центральная частота, полоса, материал подложки и т.д. не имеют значения, нужны только размеры фильтра и экспериментально снятая АЧХ. Дело в том, что уже давно хочу определиться с софтом для моделирования фильтров, пробовал MWO, ADS, CST/HFSS, результаты во всех немного разные. Хочу промоделировать и сравнить с экспериментальной характеристикой, затем выбрать максимально адекватный пакет по точности/времени моделирования/кол-ву дополнительных настроек. Гуглил, но нахожу только разные научные статьи, в которых указаны только габаритные размеры фильтров, но не полная геометрия. Если у кого-то есть полезные ссылки, просьба поделиться.

[Mikhailrt]

Будет интересно увидеть отчетик

Как давно это было:



RO4003 (материал)
h=0.508mm(толщина подложки)
T=0.018mm (толщина меди)

Прикрепленные файлы

 YM_2008.pcb ( 32 килобайт ) Кол-во скачиваний: 23
 _________.rar ( 6.52 килобайт ) Кол-во скачиваний: 37

 

[mig-11101]

Материал - Ro4003 1/2 Oz 8mil.
Картинки - CST, Genesys(Momentum), VNA

ЗЫ - забыл добавить результат на VNA, перезалил архив.

Прикрепленные файлы

 cad_compare.rar ( 71.93 килобайт ) Кол-во скачиваний: 41

 

[Виталий_]

Обычно в перечисленных софтах получается что-то похожее, но с экспериментом расходятся и иногда на частоте где ожидается резонанс в реале провал((, а резонанс на несколько сотен Мгц сдвинут. Так что на софтик надейся, а опытный образец желателен

[Dunadan]

Mikhailrt, mig-11101 , большое спасибо за предоставленные материалы. Займусь моделированием.
Виталий, сейчас занимаемся микроминиатюрными фильтрами, настройка которых возможна только на этапе изготовления (т. н. "настройка технологией").
На готовых образцах из-за очень малых размеров настройку нельзя будет осуществить в принципе. Поэтому так важна точность на этапе проектирования.

[EUrry]

Условия измерения, корректность калибровки, криворукость оператора и прочие нюансы, включая методы и правильность построения моделей в различных САПР внесут очень большие коррективы на конечный результат сравнения. Объективность его при таком "общенародном" участии мне кажется еще менее достижимой, ИМХО (в ловле блох между САПР).

[EVS]

Помимо точности измерения и практически независимо от выбора среды проектирования...
Точность воспроизводства топологии. Пример: зазоры 75 микрон на роджерсе. Производитель дает точность в 20 микрон, да и то не гарантированно, а шепотом в приватной беседе. Вводишь в любой симулятор такие допуски для yield-анализа. На выходе - 10 процентов годных, плакать хочется. Повышать порядок фильтра для повышения процента - размеры и потери; искать другого производителя - цена в два раза. В результате, что дешевле - бесподстроечный фильтр убойной стоимости или мальчик-настройщик со скальпелем/поглотителем/индием - еще тот вопрос...
Хотя, если повторяемость вашей технологии неприлично высока, то в чем проблема? Любой симулятор что-то посчитает.
По результатам измерения образца корректируем топологию (именно тут симулятор совершенно незаменим). В крайнем случае, после второй итерации, уж точно попадете.

[mig-11101]

Действительно, очень многое зависит от моделей и настроек в САПР, погрешностей прототипов, калибровки. Поэтому, приведенные результаты стоит воспринимать скептично. При сравнивании с прототипом - советую с помощью микроскопа замерить размеры резонаторов, зазоров и сравнить их с проектными.

[Dunadan]

Я всё понимаю насчет точности изготовления и настройки. Производитель гарантирует зазоры между резонаторами до 3 микрон. Некоторые платы фильтров размером 5x2 мм, и на них помещается по 5 резонаторов. Т.е. настройка поликором, индием и прочими традиционными методами исключена. Поэтому для меня очень важен выбор САПР.

[ser_aleksey_p]

Я всё понимаю насчет точности изготовления и настройки. Производитель гарантирует зазоры между резонаторами до 3 микрон. Некоторые платы фильтров размером 5x2 мм, и на них помещается по 5 резонаторов. Т.е. настройка поликором, индием и прочими традиционными методами исключена. Поэтому для меня очень важен выбор САПР.

Это технология LTCC-MMIC. В ADS есть такая возможность, судя по рекламе AWR - там тоже есть. А вот как CST считает нанофильтры - это вопрос.

[EUrry]

... нанофильтры ...

3000 нм и это только допуск!!!
Да, без приставки "нано" нОнче никуда! Что раньше всегда было "микро" - разом стало "нано". Иногда уже даже раздражать начинает, когда настолько МИКРО, чуть ли не МИЛЛИ, "притягивают за уши" к НАНО.

[Dunadan]

Mikhailrt, вот что у меня получилось в результате моделирования в разных САПР для Вашего фильтра.
mig-11101, а Вы не могли бы приложить характеристику не в виде картинки, а в виде файла .s2p или таблицы? Было бы удобнее сравнивать результаты.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ser_aleksey_p]

3000 нм и это только допуск!!!

Ну почему же, Dunadan писал, что

Производитель гарантирует зазоры между резонаторами до 3 микрон.

Допуск порядка на два меньше. Даже 1 порядок приведет к 300 нм.

4 катушки, 3 кондера и еще море места на 1,0х1,6 мм

Для расчета такой фитюльки в ADS-FEM надо оперативки больше 16 ГБ.

[Dunadan]

Да, 3 мкм - минимальный зазор (не допуск), который допускает их технология. Кстати, меня удивило то, что результаты во всех САПР довольно хорошо совпали. Обычно на фильтрах от 10 ГГц ситуация похуже: САПРы кто в лес, кто по дрова По крайней мере, у меня так получалось.

[EUrry]

По крайней мере, у меня так получалось.

Вот скорее всего именно так. От корректности построения модели и, самое главное, понимания построения и методов моделирования зависит более половины успеха. Можно построить "вроде бы" внешне правильную модель, но получить совершенно неадекватные результаты, а потом пенять на САПР, хотя надо сами догадываетесь на кого.

[Dunadan]

Вот скорее всего именно так. От корректности построения модели и, самое главное, понимания построения и методов моделирования зависит более половины успеха. Можно построить "вроде бы" внешне правильную модель, но получить совершенно неадекватные результаты, а потом пенять на САПР, хотя надо сами догадываетесь на кого.

Ну на изучение CST я времени немало потратил. И на высоких частотах (>10 ГГц) у него расхождение с MWO присутствует. Хотя делаются настройки все, "как доктор прописал": автоматическое задание портов в меню Macros, не менее 20 для максимального числа проходов адаптивного меша и т.д. И получается практически один в один совпадение характеристик, посчитанных T- и F- сольверами. Т.е., исходя из Вашей логики, я некорректно задаю модель, потому что настройки сольверов, очевидно, корректные (совпадение результатов при решении разными методами в пределах CST). Однако, модель задается теми же методами, что и для относительно низкочастотных фильтров, и модель микрополоскового фильтра - это все-таки не модель корабля, чтобы можно было сделать какие-то грубые просчеты, там в принципе не в чем ошибиться. Я думаю, здесь дело в более тонких эффектах - MWO учитывает толщину проводников только при вычислении потерь, например, тогда как CST учитывает токи, текущие по торцам проводников и т.д.

[EVS]

Странно, всегда считал, что полное масштабирование модели по частоте приводит фактически только к замене Кило- на Тера- при выводе результата.
Едва ли в коде солвера существуют некие поправочные коэффициенты для учета именно очень высоких частот. Хотя... как знать.
Но вот если решения инт. и диф.методами в CST, полностью совпадая между собой, систематически и заметно отличаются от измерения, что мешает вам, как легальному пользователю, обратиться в законную и оплаченную тех.поддержку за помощью?

[Dunadan]

Странно, всегда считал, что полное масштабирование модели по частоте приводит фактически только к замене Кило- на Тера- при выводе результата.
Едва ли в коде солвера существуют некие поправочные коэффициенты для учета именно очень высоких частот. Хотя... как знать.
Но вот если решения инт. и диф.методами в CST, полностью совпадая между собой, систематически и заметно отличаются от измерения, что мешает вам, как легальному пользователю, обратиться в законную и оплаченную тех.поддержку за помощью?

Я говорил, что результаты отличаются у MWO и CST, а не у CST и измерений. Я сравнивал результаты моделирования с измеренными характеристиками макетов фильтров нижней части СВЧ диапазона, а также с характеристикой, что мне предоставил Mikhailrt. Результаты вполне адекватные. Более высокочастотные фильтры только изготавливаются. Может, ближе к истине окажется как раз CST, посмотрим. Кстати, может это и не с частотой связано. Просто для фильтров разных частот применяются разные подложки. Соответственно, меняется отношение ширины 50-Ом линии к толщине подложки и т.д.
P.S. Лицензия на CST не включает в себя пожизненную техподдержку, за неё каждый год нужно платить дополнительную и весьма немалую сумму

[ser_aleksey_p]

Я говорил, что результаты отличаются у MWO и CST, а не у CST и измерений. Я сравнивал результаты моделирования с измеренными характеристиками макетов фильтров нижней части СВЧ диапазона, а также с характеристикой, что мне предоставил Mikhailrt. Результаты вполне адекватные. Более высокочастотные фильтры только изготавливаются. Может, ближе к истине окажется как раз CST, посмотрим. Кстати, может это и не с частотой связано. Просто для фильтров разных частот применяются разные подложки.

Вы можете ввести в программу модель, электрические характеристики которой достаточно просто описываются математикой. Затем можно сравнить результаты моделирования и математики, и сделать вывод как точно считает симулятор.
Результат изготовления только тогда можно сравнивать с расчетной моделью, когда технология изготовления изделия обеспечивает требования по допускаемым отклонениям. В микрополосковых фильтрах диапазона 5...15 ГГц изменение даже одного из размеров на 1 мкм оказывает уже заметное, а порой и существенное, влияние на выходную характеристику. Что можно говорить о совпадении результатов моделирования и изготовления, если нынешние технологи и конструктора даже не знают величину допуска на подтраву. И что можно говорить о совпадении, если этот допуск устанавливают от 5 до 10 мкм. Плюс неопределенные параметры подложки, ее анизотропность... Поэтому изготовленный фильтр разваливается, смещается... Но симулятор здесь нипричем.
Нужно изначально так проектировать и расчитывать фильтр, чтобы хоть в чем-то ослабить влияние технологии на параметры фильтра.
Dunadan, узнайте, пожалуйста, у Вашего изготовителя допуска. Если они подходящие, мы все рванем к нему и засыплем заказами.

[nikolas]

и в нагрузку еще разброс параметров материалов, процессов напыления и травления и пр. технологических вещей.....все неприятности полезут при количестве изделий порядка сотен


PS: САПР только инструмент, а машина дура ее и обмануть можно

[Dunadan]

Что за производитель - мне неведомо. Начальство сообщило, что нужно спроектировать микрополосковые фильтры такие-то и такие-то, допустимый зазор - 3 мкм. С меня проект и .dxf файлы.

[EUrry]

А еще, например, ε и tgδ ВЧ диэлектриков приводятся для частоты 1МГц, а что с ними на других частотах, тем более гигагерцах, - остается только догадываться...

[Yuri Potapoff]

Что можно говорить о совпадении результатов моделирования и изготовления, если нынешние технологи и конструктора даже не знают величину допуска на подтраву. И что можно говорить о совпадении, если этот допуск устанавливают от 5 до 10 мкм.

А вы делаете монте-карло анализ с учетом этих допусков?

[ser_aleksey_p]

А вы делаете монте-карло анализ с учетом этих допусков?

Да. Все модели стараюсь делать полностью параметризованными, так что любой вид анализа - без проблем.

[ser_aleksey_p]

Только надо учитывать, что технология изготовления микрополоскового фильтра воздействует на весь фильтр целиком, а не на отдельно взятый резонатор.

[Yuri Potapoff]

Там по гистограммам надо смотреть, что наиболее оптимально получается. Иногда фильтр не с наилучшей характеристикой с учетом разброса дает больший выход годных, чем лучший случай, но с высокой чувствительностью к допуску.

[Mikhailrt]

вот что у меня получилось в результате моделирования в разных САПР для Вашего фильтра.

Dunadan спасибо за картинку, такой лаконичной информации о моделировании в разных САПРах тяжело где-то еще найти.

Сообщение отредактировал Mikhailrt - Dec 10 2012, 06:33

[RAD1ST]

..... и экспериментально снятая АЧХ.

В этом посте ранее приводил значения рассчитанных и замеренных характеристик фильтра

[SNR]

День добрый!
Ребята подскажите как правильно снять АЧХ такого фильтра.

При подпайке SMA разьемов, и подключения через короткие кабеля к анализатору , естественно требуемую АЧХ увидеть
не удалось, все расползлось от паразитный емкостей. Эти фильтры только в схеме что ли можно проверить?

Рассчитывал фильтр в МWO (полученный результат - красная кривая, синяя - прикидка в iFilter),
изготавливал с помощью фоторезиста. Материал Neltec e=2.45, td=0.0016, h=0.787mm, t =0.035mm.




Спасибо!

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Filippov]

День добрый!
Ребята подскажите как правильно снять АЧХ такого фильтра.

При подпайке SMA разьемов, и подключения через короткие кабеля к анализатору , естественно требуемую АЧХ увидеть
не удалось, все расползлось от паразитный емкостей. Эти фильтры только в схеме что ли можно проверить?

Рассчитывал фильтр в МWO (полученный результат - красная кривая, синяя - прикидка в iFilter),
изготавливал с помощью фоторезиста. Материал Neltec e=2.45, td=0.0016, h=0.787mm, t =0.035mm.




Спасибо!

Я обычно подпаиваю полужесткие короткие кабели (центральную жилу на полосок, оплетку - на землю) с SMA на другой стороне, далее просто подключаюсь кабелями скалиброванными к анализатору цепей...
До 10-15ГГц обычно такой метод работает. Если выше, то надо закладывать на макетку и разъемы сразу...