Печатная катушка индуктивности, Достижимые параметры катушки Опции

[Adlex]

Доброго всем дня!
Так получилось, что первый раз сталкиваюсь с расчетом печатной катушки индуктивности. так что прошу простить, если вопросы "детские".
Рассчитать геометрию катушки это я справлюсь, просьба ответить на такие вопросы:
-Какова реально достижимая добротность такой катушки
-Где добротность выше - в спиральной катушке или прямоугольной (квадратной)
-Что лучше иметь (по влиянию на добротность) на обратной стороне печатной платы (напротив катушки): земляной полигон или "пустое" место?
Катушка с наружним габаритом 10-12 мм, индуктивность 20-25 нГн, 1,5 - 2 витка шириной 0,8-1 мм, частота 350 МГц, материал платы - обычный FR4 толщиной 1,5 мм.
Заранее спасибо.
С уважением

[CO2040]

-Какова реально достижимая добротность такой катушки

Зависит от вашего частотного диапазона и от топологии катушки. Меньшее сопротивление и распределенная емкость - выше и добротность в соответствии с формулой.

-Где добротность выше - в спиральной катушке или прямоугольной (квадратной)

Прямоугольная катушка обсчитывается и моделируется более достоверно, да и на плате её сделать проще так что... А добротность - см. пункт 1.

-Что лучше иметь (по влиянию на добротность) на обратной стороне печатной платы (напротив катушки): земляной полигон или "пустое" место?

Естественно под катушкой НИКАКОГО ПОЛИГОНА !
Иначе убъёте все её свойства по добротности.
И никаких сигнальных и прочих проводников с обратной стороны тоже быть не должно.
И "вырезаемый" полигон с обратной стороны желательно разомкнуть. Особенно если у вас колебательный контур.

Катушка с наружним габаритом 10-12 мм, индуктивность 20-25 нГн, 1,5 - 2 витка, частота 350 МГц, материал платы - обычный FR4 толщиной 1,5 мм.
Заранее спасибо.
С уважением

Отчасти в порядок цифр верится, но надо моделировать.
FR4 нормально для этих дел идёт вплоть до 1ГГц.

[misha81]

Отчасти в порядок цифр верится, но надо моделировать.
FR4 нормально для этих дел идёт вплоть до 1ГГц.

Согласен с коллегой про моделирование - обязательно. От расчетного реальные цифры отличаются и очень сильно, поэтому все печатные вещи я моделирую в симуляторах 3D.

[DesNer]

Согласно теории спиральная катушка индуктивности обладает добротностью на 10%-20% большей, чем прямоугольная, но технологически изготовить ее сложнее. Иногда используют компромисс - шести и восьмиугольные катушки. Кроме того существует ряд специальных приемов, позволяющих увеличить добротность - переменная ширина проводников, оптимизация топологии и т.д. Более подробно можно почитать в книге (Bahl)Lumped Elements for RF and MW Circuits. Конечно же надо все моделировать для конкретных условий.

[Adlex]

Всем большое спасибо за ответы, особенно DesNer'у. И все-таки, прежде чем во все это "влезать" (ставить софт - скачал AWR и Sonnet, осваивать его и т.д) хотелось бы понять - какую максимальную добротность (примерный порядок - 10, 30, 50, 100?) можно получить при частотах 350-400 МГц?

[EVS]

.. какую максимальную добротность (примерный порядок - 10, 30, 50, 100?) можно получить при частотах 350-400 МГц?

При Ваших исходных 100-125 вполне реально.

[Adlex]

ОК, спасибо EVS

[misha81]

скачал AWR и Sonnet

AWR для таких задач не очень хорош, так как используется метод моментов (2,5D). Преимущество метода - скорость моделирования, но при этом проигрывается точность. Sonnet - 3D, но сам я его не юзал.

[EVS]

AWR для таких задач не очень хорош, так как используется метод моментов (2,5D). Преимущество метода - скорость моделирования, но при этом проигрывается точность. Sonnet - 3D, но сам я его не юзал.

MWO в EM части и Sonnet- близнецы_братья: closed box 2.5D MoM. Для моделирования печатных индуктивностей оба достаточно разумный выбор. Но, ПоМоемуСкрМнению, Sonnet побыстрее и поудобнее.

[misha81]

MWO в EM части и Sonnet- близнецы_братья: closed box 2.5D MoM. Для моделирования печатных индуктивностей оба достаточно разумный выбор. Но, ПоМоемуСкрМнению, Sonnet побыстрее и поудобнее.

Я сильно прошу прощения, может, я не правильно понял о каком Sonnet идет речь. Из описания на сайте Sonnet: SONNET Suite Professional Full-wave 3D Planar Electromagnetic Field Solver Software for High Frequency EM Simulation. Я вот и решил, что он честный трехмерный считатель. А с MWO у меня был печальный опыт разработки микрополоскового фильтра, результат в жизни оказался хуже (неравномерность АЧХ 1,5дБ вместо 0,5дБ рассчетной), а с 3D было очень близко, использовал ADS от Agilent.

[EVS]

Я вот и решил, что он честный трехмерный считатель.

Нет.

А с MWO у меня был печальный опыт разработки микрополоскового фильтра, результат в жизни оказался хуже (неравномерность АЧХ 1,5дБ вместо 0,5дБ рассчетной), а с 3D было очень близко, использовал ADS от Agilent.

Начиная с 2008U2 в ADS, наряду с традиционным 2.5D MoM симулятором Momentum, действительно, встроен собственный честный 3D FEM EMDS for ADS. Рискну предположить, что Вы пользовались именно Momentum'ом и тогда столь значительная разница с MWO выглядит достаточно странно - метод один и тот же, только один closed box, другой - laterally open. Для мпл фильтров это не столь существенно и такой разницы давать не должно.

[misha81]

Начиная с 2008U2 в ADS, наряду с традиционным 2.5D MoM симулятором Momentum, действительно, встроен собственный честный 3D FEM EMDS for ADS. Рискну предположить, что Вы пользовались именно Momentum'ом и тогда столь значительная разница с MWO выглядит достаточно странно - метод один и тот же, только один closed box, другой - laterally open. Для мпл фильтров это не столь существенно и такой разницы давать не должно.

У меня была версия, что из-за отсутствия заземляющих отверстий в модели MWO. Хотя, наверное, прищуря левый глаз можно было заменить их крохотной индуктивностью.

Нет.

А поясните тогда фразу Full-wave 3D, пожалуйста.

[EVS]

А поясните тогда фразу Full-wave 3D, пожалуйста.

В ...Full-wave 3D Planar Electromagnetic Field Solver Software for... ключевое слово Planar .
Если вдруг не читали, посмотрите Microwave Circuit Modeling Using Electromagnetic Field Simulation by Daniel G. Jr. Swanson - весьма полезная книга.

[misha81]

Если вдруг не читали, посмотрите Microwave Circuit Modeling Using Electromagnetic Field Simulation by Daniel G. Jr. Swanson - весьма полезная книга.

А можно в электронном виде?

В ...Full-wave 3D Planar Electromagnetic Field Solver Software for... ключевое слово Planar .

А, если не трудно, в двух словах... к чему относилось 3D, почему тот же ADS от Agilent версий раньше 2008 считал точнее, чем MWO и на порядок, а то и два дольше? Я считал, что у ADS также как и у HFSS сначала читсаются Mesh, а потом для них решаются уравнения Максвелла. Считаются в тетраэдре, на которые делит Mesher устройство.

[EVS]

А можно в электронном виде?

Одна из тучи найденых гуглом живых ссылок.

[deza]

А может есть у кого пример проэктf расчета катушки на FR4 в MWO , а то мучаюсь и ничего толком не получается.

[microwave]

А может есть у кого пример проэктf расчета катушки на FR4 в MWO , а то мучаюсь и ничего толком не получается.

Можеть полезна бутеть программа Spiral Inductor Assistant for Sonnet http://www.muehlhaus.com/spiral_inductor_assistant.htm

[EUrry]

Можеть полезна бутеть программа Spiral Inductor Assistant for Sonnet http://www.muehlhaus.com/spiral_inductor_assistant.htm

А не пробная версия существует?

[microwave]

А не пробная версия существует?

У меня есть версия 1.0.3 Lite с 2007 г.

[EUrry]

У меня есть версия 1.0.3 Lite с 2007 г.

Так Lite это, наверное, пробная!? Или просто урезанная, но не временная, как по Вашей ссылке - "a time limited evaluation copy"?

[microwave]

Так Lite это, наверное, пробная!? Или просто урезанная, но не временная, как по Вашей ссылке - "a time limited evaluation copy"?

"The Lite version of Spiral Inductor Assistant for Sonnet is limited to single ended inductors and is only available for Windows. The Professional version does also support differential (symmetrical) inductors and is available for Windows and Linux" это целая разница.