Делитель мощности в MWO, Расчитанный и измеренный Опции

[Joi]

Добрго времени суток. У меня вопрос к разработчикам в MWO. Стоит задача разработать широкополосный делитель мощности на 2 для диапазона 8,5-10,5 ГГц. Основные требования: КСВ - не более 1,6, потери порядка 0,5 дБ, развязка между входами - не менее 15-18 дБ. Считал в MWO 2008. В качестве материала выбран ФЛАН-2,8 толщиной 1мм, металлизация - 35 мкм (просто есть в наличии). Получилась следующая топология:

Вход и выход нагружены на 50-омная линию.
Для проверки решил смоделировать тоже самое как ЕМ структуру. Была проблема сделать сопротивления, но решили. Характеристики получились хоть и не совсем идентичные, но как-то похожие.
Так вот, суть вопроса: у изготовленного макета собственные потери составляют порядка 3 дБ и никак не 0,5.



В общем получить аналогичный эффект в модели не получается.... В худшем случае потери не превышают 0,6 дБ... Вот и задумался что здесь... Ошибка расчета в MWO или какие-то принципиальные ошибки в топологии (читай - сам накосячил), на которые офис не обращает внимания. Может кто-то что-то посоветует (как уменьшить потери в макете)?

( А вот КСВ получился даже лучше, чем планировали, если еще помучиться с согласованием то получается не более 1,4 почти во всей полосе...)

[Alex_IC]

Может стоит провести калибровку анализатора цепей и получится адекватный результат.

[Joi]

Может стоит провести калибровку анализатора цепей и получится адекватный результат.

Анализатор был откалиброван. Дополнительно измеряли на Р2М-40, результат аналогичный.

[EUrry]

Так вот, суть вопроса: у изготовленного макета собственные потери составляют порядка 3 дБ и никак не 0,5.

Это минимум, который может быть в идеальном случае!!! У Вас же не усилитель, чтобы на вход подавалась мощность 1 Вт, а на двух выходах также было по ватту. Может у Вас требование 0,5 дБ имеется в виду плюсом к 3 дБ, получающимся за счет деления мощности?

[Joi]

Это минимум, который может быть в идеальном случае!!! У Вас же не усилитель, чтобы на вход подавалась мощность 1 Вт, а на двух выходах также было по ватту. Может у Вас требование 0,5 дБ имеется в виду плюсом к 3 дБ, получающимся за счет деления мощности?

Конечно! если обратите внимание на диаграмму, то там потери ~ -6 дБ, т.е. 3 дБ - это по определению - делит на 2 и 3 дБ собственные, которые не должны превышать 0,5. Может я просто непонятно выразился...

[Alex_IC]

Это минимум, который может быть в идеальном случае!!! У Вас же не усилитель, чтобы на вход подавалась мощность 1 Вт, а на двух выходах также было по ватту. Может у Вас требование 0,5 дБ имеется в виду плюсом к 3 дБ, получающимся за счет деления мощности?

Если S21 передача в одно выходное плечо то потери и есть порядка 3 дБ.

To Joi
А второе плечо подключено к заглушке 50 Ом ?

[EUrry]

Потери в диэлектрике и металле учитывали при моделировании? У ФЛАНа на этих частотах потери довольно ощутимые.

( А вот КСВ получился даже лучше, чем планировали, если еще помучиться с согласованием то получается не более 1,4 почти во всей полосе...)

Пока сильно не радуйтесь, может это за счет повышенных потерь передачи!

[Joi]

Если S21 передача в одно выходное плечо то потери и есть порядка 3 дБ.

To Joi
А второе плечо подключено к заглушке 50 Ом ?

Да, второй выход подключается к согласованной нагрузке 50 Ом.

[felix2]

Joi
Кривая на между входом и первым плечом присутствует, а на втором плече что имеете, или я что-то пропустил?

[Joi]

Потери в диэлектрике и металле учитывали при моделировании? У ФЛАНа на этих частотах потери довольно ощутимые.

Пока сильно не радуйтесь, может это за счет повышенных потерь передачи!

Потери ФЛАНа учитывались. Есть работающий делитель на 16 каналов на таком же материале(но другой топологией) с потерями не более 1,2 дБ (13,2-12=1,2 дБ) и КСВ не более 1,7. Правда диапазон довольно узкий (~ 700 МГц). Я и не радуюсь... с такими потерями идея жить не сможет... Сейчас заказали еще два типа, поисследуем, но с этим просто хочется разобраться до конца...

Joi
Кривая на между входом и первым плечом присутствует, а на втором плече что имеете, или я что-то пропустил?

Нагрузка 50 Ом.

[felix2]

[quote name='Joi' date='Dec 16 2009, 21:17' post='694801'


Нагрузка 50 Ом.
[/quote]
Хорошо бы и вторую кривую снять, может, на что и натолкнет.

[Joi]

[quote name='Joi' date='Dec 16 2009, 21:17' post='694801'


Нагрузка 50 Ом.

Хорошо бы и вторую кривую снять, может, на что и натолкнет.

Это тогда уже завтра выложу...

[EVS]

Может кто-то что-то посоветует (как уменьшить потери в макете)?

Взять другой материал. ФЛАН в данном случае плох не тем, что он ФЛАН, а тем, что для этих частот толстый. И тоньше не бывает. Вот вилкинсон и вышел такой смешной и безобразно длинный: плечи по целой лямде?

[serega_sh____]

Анализатор был откалиброван. Дополнительно измеряли на Р2М-40, результат аналогичный.

А по Вашей картинке канал 1 'No Cor"
Я незнаю какой канал Вы использовали при измерении S21, но подозреваю что тот же ....

Кстати и частоты высокие
Вы учитывали переход коаксиально-полосковый, или его измеряли?
Можно глянуть на схему измерения и салибровки?

Сообщение отредактировал serega_sh____ - Dec 17 2009, 06:08

[bakhmat]

Если это несекретно , можно глянуть на готовую плату (фрагмент с делителем).
Меняются ли характеристики (S21, S31), если выпаять резисторы?

[Joi]

Взять другой материал. ФЛАН в данном случае плох не тем, что он ФЛАН, а тем, что для этих частот толстый. И тоньше не бывает. Вот вилкинсон и вышел такой смешной и безобразно длинный: плечи по целой лямде?

Длина плеч действительно увеличена, т.к. из-за большой ширины дорожек загнуть их в петлю невозможно.

Если это несекретно , можно глянуть на готовую плату (фрагмент с делителем).
Меняются ли характеристики (S21, S31), если выпаять резисторы?

S21 и S31 меняются, в худшую сторону, но не очень сильно. Сильно страдает развязка между каналами S23, характеристик увы привести не могу, т.к. уже все запаял обратно.

А по Вашей картинке канал 1 'No Cor"
Я незнаю какой канал Вы использовали при измерении S21, но подозреваю что тот же ....

Кстати и частоты высокие
Вы учитывали переход коаксиально-полосковый, или его измеряли?
Можно глянуть на схему измерения и салибровки?

По поводу калибровки вы правы, прошу меня извинить, руки еще немного не от туда растут... Родного набора для калибровки векторника не купили, потому приходилось извращаться.. Сегодня все заново промерил на Р2М-40, с учетом кабелей и переходов... Вот такая картинка получилась (коэффициент передачи S21 слева, КСВ - справа)

Для примера привожу расчетные характеристики

В общем-то какие-то аналогии найти можно...
В качестве коаксиально-полоскового перехода использовал обычный СРГ-50-751 (пр-ва Микран), запаиваемый из под платы через отверстие. Вроде такой способ обеспечивает сносные характеристики. По крайней мере таким образом запаяли и отправили уже не одно изделие... Нормальную оснастку уже заказали, но пока не изготовили...
В общем работаем дальше... спасибо откликнувшимся.

Сообщение отредактировал Joi - Dec 17 2009, 16:39

[serega_sh____]

В качестве коаксиально-полоскового перехода использовал обычный СРГ-50-751 (пр-ва Микран), запаиваемый из под платы через отверстие. Вроде такой способ обеспечивает сносные характеристики. По крайней мере таким образом запаяли и отправили уже не одно изделие... Нормальную оснастку уже заказали, но пока не изготовили...
В общем работаем дальше... спасибо откликнувшимся.

Немного про обычный СРГ-50-751.
Мы пытались сделать широкополосный переход 0...18ГГц. Но когда начинали регулировать, заметили, что основные проблеммы вызывает именно этот переход (запаивали на плату). И вот наши выводы:
1. Ширину 50Омного печатного проводника в месте монтажа нужно уменьшить. Это даже приводится в рекомендациях на некоторые буржуйские соединители.
2. Недопустим зазор м/у печатной платой и выходом центрального контакта соединителя. Устанавливать вплотную к пластмассовой части разьема. Хотя, этот пункт оч сложно выполним на поликровых платах.

Но если у Вас не такая широкая полоса, то можно чипами выгнать на нормальные значения в узкой полосе

Этот соеднитель хорош, но вот как Вы его устанавливаете? это тоже важно

И опять про калибровку:
Как Вы калибруетесь? У Вас набор для калибровки в каком виде?
- В виде калибровочных плат, устанавливаемых вместо изучаемого устройства - это самое лучшее
- В виде отдельных соединителей с ХХ,КЗ,50Ом - но нужно не забыть делать поправку на потери и неидеальность подводящих цепей до исследуемого образца.

Про анализатор:
У нас серии PNA N5230. Там видимо какойто глюк с программой. Нужно обязательно сохранять калибровку выбирая куда, а если нажимаеш "некст", то калибровка не сохраняется.

[6lge]

Про анализатор:
У нас серии PNA N5230. Там видимо какойто глюк с программой. Нужно обязательно сохранять калибровку выбирая куда, а если нажимаеш "некст", то калибровка не сохраняется.

У нас тоже аналогичный анализатор ( наблюдается глюк при измерении параметров выше 1Ггц) мы все грешили, что пожалели деньги на покупку калибровочного набора.

[Joi]

Если это несекретно , можно глянуть на готовую плату (фрагмент с делителем).
Меняются ли характеристики (S21, S31), если выпаять резисторы?

Плата выглядит вот так, правда это уже после довольно длительных измывательств над ней


По поводу установки СРГ:



Для контакта делается отверстие в плате диаметром 1 мм, а вокруг него снимается металлизиция радиусом 2 мм.


После запайки выступающий конец стачивается надфилем. Сам такую вещь не обсчитывал и не измерял, но доверился людям с ней работающим, если будет время, то сниму характеристики.

Ну а по поводу калибровки ситуация смотрю почти у всех схожа.. На нормальный калибровочный набор денег не дали, приходится изголяться. Хотя некоторые моменты сейчас стали понятны, так что изголяться еще продолжим

[trablik]

А Вы уверены, что это ФЛАН-2,8? Судя по цвету, я бы сказал, что это ФЛАН-10

[Joi]

А Вы уверены, что это ФЛАН-2,8? Судя по цвету, я бы сказал, что это ФЛАН-10

Именно 2,8. У нас все точно

[EUrry]

Кстати, где-то в "РАДИО" вроде, был описан способ залуживания печатных проводников с помощью оплетки экранированного провода пропитанной канифолью и припоем. Получается довольно тонкий слой полуды, т. к. оплетка впитывает лишний припой, как губка. Это, конечно, характеристики так не усугубит, но всё-таки..., да красивее будет. Ну, а с резисторами, Вы действительно поглумились!

[obormot]

Мы тоже таким макаром макеты мастерим (я про запайку разъемов) , правда в этом диапазоне этот способ пока не опробовали, там где штырек разъема идет в диэлектрике платы толщиной 1 мм получается рассогласование, хотя, возможно это и не критично.
Первый раз вижу позолоченные СРГ50-751ФВ, раньше только попадались в составе какого-то МШУ похожие на них тоже на металлостеклоспае но другого вида. Эти производства Микран?
Я бы резисторы повернул резистивным слоем вниз к плате, говорят, немного помогает. Похоже для подключения платы к измерительному прибору используются кабели, напрямую подключиться видимо будет проблематично, разъемы стоят слишком близко. Я бы попробывал запаять разъемы в плоскости платы, правда для этого придется немного обрезать плату и усилить ее снизу, зато можно будет исключить из тракта кабели и подключить к прибору непосредственно саму плату. Да, и я тоже бы постарался избегать лишних наплывов припоя на проводниках, мы для этого используем оплетку из посеребренного кабеля - РК50-2-22 вроде, варварство конечно, но с хорошим флюсом припой впитывает действительно как губка. Еще я бы плату помыл

[EUrry]

Именно 2,8. У нас все точно

Кстати, можно попробовать сделать отрезок полосковой линии 50 Ом с двумя разъёмами на концах. И потери проверите на Ваших частотах, и диэл. проницаемость, и согласование переходов, например, подстройкой соответствующих параметров схемной модели MWO. Правда, у Вас параметры переходов неизвестны, но тоже можно попробовать восстановить их.

[bakhmat]

Вы уверены, что оба Ваших выхода не связаны? Что-то уж очень близко они (microstrip lines) находятся ...
Если для Вас не важны фазы сигналов, а главное -3dB, то менее критичный вариант на таких частотах был бы Branch Line Coupler (imho)...

[EUrry]

Вы уверены, что оба Ваших выхода не связаны?

Кстати, да, очень даже должны быть связаны. Например, расстояние от края полоска до боковой земли обычно делают не менее 3-5 толщин подложек, т. е. поле в этой области имеет значительную величину, а здесь между полосками расстояние намного меньше, чем в этом условии. А если еще и длина связанных полосков к четверти волны приблизится, то тут можно всё, что угодно ожидать.

[Joi]

Кстати, где-то в "РАДИО" вроде, был описан способ залуживания печатных проводников с помощью оплетки экранированного провода пропитанной канифолью и припоем. Получается довольно тонкий слой полуды, т. к. оплетка впитывает лишний припой, как губка...

Собственно так и работаем Тут просто уже все запаивал на место, чтобы не потерять по сути, потому и чистить не стал. Пусть будет, руководство попугать...

...
Первый раз вижу позолоченные СРГ50-751ФВ, раньше только попадались в составе какого-то МШУ похожие на них тоже на металлостеклоспае но другого вида. Эти производства Микран? ...

Разъемы действительно микрановские, есть и золоченные и нет. Единственный их минус - нет военной приемки, но они над этим вроде работают. Как изготавливаются видел лично, эти кстати нам просто подарили. Те, что сейчас делает Каменск-Уральский полное, извините, г-но! Ни герметичности, ни параметров. Приходится перебирать сотни, чтобы найти с нормальными параметрами. Сейчас стараемся отказаться от них полностью.

Я бы попробывал запаять разъемы в плоскости платы, правда для этого придется немного обрезать плату и усилить ее снизу, зато можно будет исключить из тракта кабели и подключить к прибору непосредственно саму плату.

Такой способ пробовал, не прокатило, КСВ вообще никакой. Потому и заказали оснастку, чтобы запаивать перемычкой в торец контакта СРГ, вроде и в ТУ так описано...

Вы уверены, что оба Ваших выхода не связаны? Что-то уж очень близко они (microstrip lines) находятся ...
Если для Вас не важны фазы сигналов, а главное -3dB, то менее критичный вариант на таких частотах был бы Branch Line Coupler (imho)...

Линии действительно связаны, до этого уже додумались сами. Попробовал смоделировать, естественно все развалилось, но не так чтобы сильно... В общем пока от такой топологии решил отказаться, новую сейчас изготавливают...

[Graf_Inventor]

Я не буду спорить с профессионалами, но
почему бы не использовать кольцевой делитель, почему бы не на роджесе, и почему бы не с краевыми разъёмами?
На счёт кольцевого делителя, мне ещё в институте препод сказал "...не е....и мозг, используй кольцевой делитель..."
и как то всё всегда хорошо было с ними.... может конечно не в этом случае.. не знаю точно.
На счёт Роджеса, знакомые говорят, что всё что моделили на нём в микровэйв офисе всё почти всегда сходится. (сам н ароджесре почти ничего не делал, всегда юзал обычный FR-4 на 2.5 ГГц. не супер но работает ) на 8-10 ГГц мне кажется Роджерс будет самое то.
ну а на счёт краевых разъёмов думаю всё понятно... самый простой с минимум переходов. всегда их использую.
Не ругайте меня строго если где то глупость сказал, я ж аспирант а не профессионал. воть.

[EUrry]

почему бы не использовать кольцевой делитель...

А это какой тогда?

[Joi]

Я не буду спорить с профессионалами, но
почему бы не использовать кольцевой делитель, почему бы не на роджесе, и почему бы не с краевыми разъёмами?

Собственно этот тоже кольцевым назвать можно, просто для расширения полосы сделал его двухзвенным. Но кажется я понял о чем вы. Сейчас пробую вот такой


и на его базе также еще двухзвенный. Уже заказал, ждем-с дней 10...
А по поводу роджерса - он действительно будет лучше, но в нашей конторке с ним работать не умеют, поэтому это только заказывать на стороне, что займет значительное время, а вот с ФЛАНом - пожалуйста, если конечно без переходных отверстий. Вот и решили для ускорения процесса отработки идей сделать на ФЛАНе, но в изделие пойдет именно роджерс.

[Graf_Inventor]

Дя дя, именно такой как на картинке я и имел в виду
а что на счёт краевых разъёмов? =) или принципеально что бы они все содной стороны распологались? (под 90 гр к ПП)

[ledum]

Дык может действительно кольцевой, тот который по-английски Rat-Race, всеж-таки 1.5 лямбда 70-Омное кольцо. 3-х дБ 90-градусный гибрид имеет 35-Омную ветку. А Wilkinson лямбда-на-4 тяжеловато разместить при таком эпсилон. Вилкинсоны второго порядка табулированы давно - при Вашей полосе где-то 82 Ом (ширина 1.1мм при Эпс=2.8) первое звено при лямбда-на-четыре и 60 Ом (ширина где-то 1.9мм) - второе, резисторы - первый от входа 100 Ом, второй, который к выходам - 270 Ом, не более 0402 и проводящим слоем вниз, до 10 Гиг при таком включении. Насчет ФЛАНа я бы тоже все-таки перепроверил - вот лежит 2мм , напечатано ФЛАН, ручкой дописано 7,2. Эпсилон порядка 4.5. Так по изготовлению и получается. Да еще и фольга в некоторых местах пожмакана. Молдаване учудили. Может поблизости есть ФАФ полумиллиметровый - там эпсилон всегда держали и толщина неплохая.

Сообщение отредактировал ledum - Dec 20 2009, 11:20

[Alex Z]

Поговорил с людми ,имеющими опыт работы с такими устройствами.Говоря что ваш делитель излучает ,необходим
ФПАН - 10 .ФЛАН - 2.8 плохо концентрирует поле на микрополоске.

[Alex Z]

Прочитал свое сообщение ,чувствуется приближение рождества и нового года ! С наступающими праздниками ВАС дорогие друзья!
Имел ввиду что поле плохо концентрируется на этой частоте.Может взять Ганстона и посмотреть что там он рекомендует.

Цитирую Ганстона- Микрополосковая линия ,задуманная в начале 50 х гг. пользовалась популярностью и подвергалась исследованию ,а затем была отвергнута из-за больших потерь на излучение и малых диэлектрических постоянных (около 2) применявшихся тогда в качестве подложек.
Стр.55 М.А.Р.Ганстон .Справочник по волновым сопротивлениям фидерных линий СВЧ.Москва 1976.
Alex Z.

[EUrry]

Цитирую Ганстона- Микрополосковая линия ,задуманная в начале 50 х гг. пользовалась популярностью и подвергалась исследованию ,а затем была отвергнута из-за больших потерь на излучение и малых диэлектрических постоянных (около 2) применявшихся тогда в качестве подложек.
Стр.55 М.А.Р.Ганстон .Справочник по волновым сопротивлениям фидерных линий СВЧ.Москва 1976.
Alex Z.

И тем не менее, до сих пор используют такие материалы - Rodgers, например. Может тогда сравнивали с волноводами и полностью экранированными коаксиалами, потому и потери на излучение казались большими, да и мощности малые вряд ли были.

[Alex Z]

Я вспоминаю ,что в прошлом я работал с материалом ПКТ-3 и пришел к такому
же выводу.Правда я считал, что излучают проводники более лямбда\4,что в
принципе так и есть, но не связал тогда зто с дизлектрической постоянной.
Alex Z.
P.S.
Всетаки не стоит отвергать эту мысль. Можно банально проверить при помощи
металлической пластины.На каком расстоянии она оказывает влияние на согласование
делителя.