Настройка МП фильтра по параметру S22, Если возможна, нужна методика Опции

[Sokrat]

Доброго времени суток! Имеется микрополосковый фильтр на центральную частоту 1,4 ГГц на шпилечных резонаторах. Да, собственно параметры фильтра роли не играют, поэтому не привожу их. Есть ли методика настройки фильтров по параметру S22? Возникла такая необходимость из-за конструктивной невозможности подсоединения к первому входу фильтра.

[ser_aleksey_p]

А порядок фильтра какой?

[Sokrat]

Четвёртый порядок. У меня есть предположение, что по пикам S22 можно ориентироваться. Но вот предположить, какая именно форма АЧХ будет, для меня сложновато

[Constantin]

Первое, что приходит в голову - Time Domein режим векторника. Если он доступен...
Правда, только по S22 настраивать не приходилось, но четвертый порядок - не слишком много, чтобы замаскировать отражения от входа.
Проще всего зафиксировать S22 для образцового изделия, и дальше в процессе настройки достигать этого самого "идеала".

[Transcend]

Есть ли методика настройки фильтров по параметру S22?

По КСВ что ли?
Методика такая же как настройка обычных полосовых фильтров, хоть на контурах, хоть на кварцевых резонаторах.
Бывало кварцевый фильтр из десятка одинаковых резонаторов, путем подстройки конденсаторами настраивашь сначала все на одну частоту (можно по отдельности) . А уже затем по АЧХметру, понемногу смещаем частоту каждого резонатора, добиваясь нужной полосы фильтра и его красивого прямоугольного вида. Можно поотдельности каждый резонатор настроить, а потом "сунуть" в фильтр - хуже не будет. И нет надобности в "странных" S22 параметрах, пмсм.

[Chapt]

а ширина ПП фильтра и необходимая ширина полосы сильно разнятся?
Имел небольшой опыт настройки фильтров, был прибор, в котором фильтр как раз пытался настроить по КСВ выхода (технологического разъема не было), но интересный момент, при завеодомо правильно настроенной полосе пропускания фильтра, ксв выхода было немного сдвинуто по частоте вверх(думал почему так, решил что дело в том что до настраиваемого фильтра стоял еще один фильтр), и от партии к партии величина КСВ на краях фильтра немного менялось (фильтр на МП. на четрвертьволновых короткозамкнутых резонаторах). Но так как этот фильтр был заведомо шире, чем мне требовалось, такой косвенный анализ был приемлем.
а подпаяться ко входу фильтра (малый кусок кабеля, вместо перемычки, естественно если фильтр выполнен на отдельной плате) никак нельзя?

[ser_aleksey_p]

МПЛ фильтры удобно подстраивать раскатанным индием. Его маленькие пластинки хорошо прилипают к плате, затем покрыть лаком. Только чтобы рабочая температура его не расплавила.

У настроенного фильтра 4-го порядка д.б. 4 острые впадины ( в районе КО=0). Левая и правая впадины - это центральные резонаторы. Если максимум между 1 и 2, 4 и 3 впадинами больше, чем надо, то надо уменьшить связь между центральными резонаторами. Если максимум между 2 и 3 впадинами (крайние резонаторы) больше, чем надо, то надо увеличить связь между согласующим полоском и крайним резонатором. Если КО имеет подставку - нарушено соотношение ширины ПП половин фильтра - индий. Если максимум между 1 и 2 впадинами выше максимума между 4 и 3 впадинами- частота центральных резонаторов ниже частоты крайних. В противных случаях делать все наоборот. По возможности соблюдать симметричность.

при заведомо правильно настроенной полосе пропускания фильтра, ксв выхода было немного сдвинуто по частоте вверх

Это связано с тем, что левый и правый скат АЧХ имеют разную крутизну. В Вашем случае левый скат - пологий, правый - более крутой. Как правило, требования к фильтру предъявляются ко всем параметрам одновременно в полосе пропускания. Поэтому, надо заранее знать особенности, чтобы на краю еще хорошей АЧХ не получить уже большое КСВ. Также соотношение полосы пропускания по АЧХ и полосы пропускания по КСВ может изменяться в зависимости от того, какой он: узко- или широкополосный, и собственной добротности резонаторов.

[Sokrat]

По КСВ что ли?
Методика такая же как настройка обычных полосовых фильтров, хоть на контурах, хоть на кварцевых резонаторах.
А уже затем по АЧХметру, понемногу смещаем частоту каждого резонатора, добиваясь нужной полосы фильтра и его красивого прямоугольного вида. И нет надобности в "странных" S22 параметрах, пмсм.

Вы видимо что-то упустили... Я же сказал, что нет возможности подпаяться ко входу фильтра и смотреть его проходную характеристику,т. е. АЧХ. Да хоть по КСВ, хоть по входному импедансу, по любоиу параметру, который можно рассчитать из S22. Сам процесс настройки,если настраивать по АЧХ, хорошо отработан (индий, кусочки ФЛАНа, лак). Вот последнее сообщение от ser_alexey_p, ближе к истине. Только всё равно я что-то не очень понимаю. Не можете по-подробнее описать или указать где почитать, что означают эти впадины и на каких они д.б. частотах относительно центральной фильтра, как это связанно непосредственно с параметрами фильтра (полосой, центральной частотой, затуханием и т.п.) Я понимаю, что в этом вопросе мне нужно поупражняться в теории, но вот что-то ничего найти не могу про связь параметра S22 (выходного КСВ, если хотите) с параметрами самого фильтра и его АЧХ

Первое, что приходит в голову - Time Domein режим векторника. Если он доступен...
Проще всего зафиксировать S22 для образцового изделия, и дальше в процессе настройки достигать этого самого "идеала".

Временной анализ не доступен. Векторник R&H ZVL3. Возможно так и придется делать, раз не знаю, связи КСВ с его АЧХ.

[Transcend]

Вы видимо что-то упустили... Я же сказал, что нет возможности подпаяться ко входу фильтра и смотреть его проходную характеристику,т. е. АЧХ.

Может и упустил...
Вы пишите: нет возможности подпаяться, а как собираетесь по S22 снимать параметры? Дистанционно?
Шпилечный фильтр - это не обязательно подпаиваться к "шпилькам", пмсм.
Обычно запитывается петлей связи.
Почитать не знаю что - я параметрами S22 не пользовался.
У фильтра ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ важны только Амплитудно-Частотные Характеристики. Для этого есть прибор - АЧХометр.

[Sokrat]

Вы пишите: нет возможности подпаяться, а как собираетесь по S22 снимать параметры? Дистанционно?

S22-характеристика выхода. Вот именно к выходу подключится можно, а ко входу нет. Из-за особенности КОНСТРУКЦИИ электронного узла.

У фильтра ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ важны только Амплитудно-Частотные Характеристики. Для этого есть прибор - АЧХометр.

Да вы что.... Америку открыли Бывают ситуации, когда нужно провести косвенные измерения, а не прямые характеристики. Вот сейчас именно такой случай

[Transcend]

Да вы что.... Америку открыли Бывают ситуации, когда нужно провести косвенные измерения, а не прямые характеристики. Вот сейчас именно такой случай

Ну платы то у вас есть запасные - на которой микрополосковый фильтр выполнен? Или все в одном экземпляре?
Отлаживаете фильтр - потом запаиваете, то что у вас стоит до фильтра.

[EVS]

Задача нетипичная, но интуитивно....
По диагонали S-матрицы можно оценить/настроить только полосу пропускания. Самый простой путь, если этого достаточно - нарисовать модель конкретно вашей топологии в EM симуляторе и на ней посмотреть, что на что влияет.
Фильтры одного порядка с идентичной SXX могут иметь совершенно разные SXY, например, прямой Чебышев и эллипс будут иметь практически одинаковые возвратные потери, но первый не будет иметь нулей в заграждении, а второй - будет. И, естественно, только по RL вы этого никак не настроете. И TDR тут не поможет.
И, если честно, фильтр всего лишь 4 порядка на частоту всего лишь 1.4GHz не должен требовать настройки .

[Transcend]

И, если честно, фильтр всего лишь 4 порядка на частоту всего лишь 1.4GHz не должен требовать настройки

Тут момент скользкий. Это зависит от добротности. Если она очень большая, то и настройка будет сложная.
У кварцевого резонатора (если в качестве фильтра) полоса м.б. - пару сотен Гц, на частте 10-20 МГц.
Если у фильтра такая же, то это дрожащими руками - трудно настроить будет.

[Sokrat]

И, если честно, фильтр всего лишь 4 порядка на частоту всего лишь 1.4GHz не должен требовать настройки .

Это верно. Но фильтры выполнены на ФЛАНе, а у него разброс диэлектрич. постоянной оставляет желать лучшего, да и технологические допуски на произаодстве тоже. Отсюда и подстройка требуется.

Ну платы то у вас есть запасные - на которой микрополосковый фильтр выполнен? Или все в одном экземпляре?
Отлаживаете фильтр - потом запаиваете, то что у вас стоит до фильтра.

Такой вариант возможен, но узлы в серийном производстве и их довольно много. Если в каждый сначала подпаиваться, потом настраивать, а потом запаивать элементы... Сами понимаете, что будет не производство, а непонятно что. Поэтому хотел найти альтернативный вариант, но видимо не судьба

[Transcend]

Сами понимаете, что будет не производство, а непонятно что. Поэтому хотел найти альтернативный вариант, но видимо не судьба

Дык, можно поточнее свойства платы измерять. Или фильтр расположить на отдельной небольшой платочке (поверх основной) с качественным материалом. (типа, умный в гору не пойдет )

[Oskos]

В аналогичной задаче - соединить фильтр с усилителем проблему решили, разбив задачу на модули - отдельно мерили/настраивали фильтр (разработали специально технологическую оснастку, позволяющую к нему подстыковаться), после чего подстыковывали модуль фильтра к модулю усилителя и уже проверяли характеристики усилителя с фильтром - где-то так...

[Transcend]

(разработали специально технологическую оснастку, позволяющую к нему подстыковаться),

Ынтузиасты...

[Green_Smoke]

В аналогичной задаче - соединить фильтр с усилителем проблему решили, разбив задачу на модули - отдельно мерили/настраивали фильтр (разработали специально технологическую оснастку, позволяющую к нему подстыковаться), после чего подстыковывали модуль фильтра к модулю усилителя и уже проверяли характеристики усилителя с фильтром - где-то так...

Достаточно мудрая мысль. Примерно также проверяли и настраивали фильтры 3.5 см диапазона. После установки его иначе можно было смотреть только с частью тракта.
Требуется небольшая оснастка и Вы гарантированно имеете требуемые характеристики. Мы для подключения подпаивались к полоскам, а с обратной стороны плата поджималась винтами к корпусу. У Вас частоты ниже, поэтому можно, например сделать оснастку, которая будет крепиться к фильтру только прижимами.

[Oskos]

Можно организовать контрольные точки на плате с помощью переходов, монтируемых на поверхность платы. проверили фильтр - полоски, ведущие к контрольным точкам перерезали, а другую перемычку устанавливаете (можно просто впаять кусочек фольги)... Где-то так... Я на эти тестовые переходики давно зуб точу, пока не заполучил их вживую... А вообще - задачу можно сформулировать шире - как настроить и проверить отдельные функциональные блоки, выполненные на печатной плате - по-моему контрольные точки в данном случае - хороший вариант...

[Sokrat]

Дык, можно поточнее свойства платы измерять. Или фильтр расположить на отдельной небольшой платочке (поверх основной) с качественным материалом. (типа, умный в гору не пойдет )

Ох красота бы была Но мы - "оборонщики" и тут всё не так просто с материалом, как кажется. Спасибо всем откликнувшимся, но узлы уже в производстве и менять что-то в конструктиве - дело далёкого будущего , а регулировать нужно будет уже "скоро".

Вот товарищ ser_aleksey_p писал же про такую настройку. Неужели об этом никто ничего толком не знает

[ser_aleksey_p]

Второй вывод фильтра на что нагружен? или к чему и как подключен?



Это к фильтру 3-го порядка. Три впадины, можно назвать как-то по-другому. Две полуволны. На второй картинке центральный резонатор - внизу. КСВ увеличено почти до 2 - значит у АЧХ будет большая неравномерность в этом месте. Ну и т.д.
Может Вам открыть настройку фильтра в прямом эфире, коллега оборонщик?

[Sokrat]

Второй вывод фильтра на что нагружен? или к чему и как подключен?

Вход фильтра нагружен на 50-омную линию. Выход-соостветственно выход узла,можно нагрузить на что угодно

Может Вам открыть настройку фильтра в прямом эфире, коллега оборонщик?

Очень смешно !!!!
Скажут открыть, будем открывать

[ledum]

Я не заметил был ли указан диапазон. Если повыше 5 Гиг очень помогает хороший кусок карбонильного железа или другого ВЧ-феррита на полосок со стороны устройства перед фильтром - получается неплохой аттенюатор-поглотитель. Этим исключается влияние предыдущего узла. А потом по Ханзелу. Вернее дополнению к нему.

[ser_aleksey_p]

Имейте ввиду, что 50-омная линия - это не нагрузка.

Выход-соответственно выход узла,можно нагрузить на что угодно

Немножко о конструкции: разъем - 50-омная линия - фильтр - 50-омная линия - перемычка на следующий узел? - узел 2. Так?
Если так, то можно настраивать отдельно фильтр: снять перемычку и подключить чип-резистор 50 Ом. Только подключить правильно - в соответствии с типом линии. А коаксиал туда не удастся подключить? Жесткий кабель, жила выходит примерно на мм, и на полосок, оболочка на корпус, без пайки. Если прибор двухпортовый, то будет легче.
Поле сосредоточено, в основном, в диэлектрике. Можно использовать разные предметы, типа проволоки, для имитации дополнительной емкости у отдельных резонаторов. Есть улучшение - индий туда.

Может и настраивать не придется, если рассчитан и изготовлен удачно.

[Sokrat]

Я не заметил был ли указан диапазон. Если повыше 5 Гиг очень помогает хороший кусок карбонильного железа или другого ВЧ-феррита на полосок со стороны устройства перед фильтром - получается неплохой аттенюатор-поглотитель. Этим исключается влияние предыдущего узла. А потом по Ханзелу. Вернее дополнению к нему.

Эх, хорошо бы было, но частота всего 1,4 ГГц. А что там по Хензелу (вернее дополнению к нему) . Можете дать почитать?

Имейте ввиду, что 50-омная линия - это не нагрузка.

Почему же, очень даже нагрузка. По конструкции не совсем так, как вы предположили. Подробнее:
1. Усилительный каскад (плюс обвеска к нему) лапка транзистора ложится на согласующую линию. 2. Далее коротенькая 50-омная линия (дорожка). 3. Далее фильтр. 4. Далее коротенькая 50-омная линия (дорожка). 5. Далее перемычка (полосково-коаксиальный переход) 6. Коаксиальный разъем ("град" 3,5\1,5).
Настраивать нужно, так как технология производства ПП на нашем заводе оставляет желать лучшего (то дорожки подтравят, то ещё чего, ужас в общем), да и сам ФЛАН обладает большим разбросом "Епсилон".
В общем-то проблема состоит не в том, что я не могу припаять какой-либо чип-элемент, или поднять ножку транзистора. Это всё возможно, а вот как раз подпаять коаксиальный кабель очень проблематично. Мешает неудачный по конструкции корпус, да и дорожки от коаксиала иногда просто отрывались, приходилось приклеивать. Поэтому хотел найти альтернативный способ настройки

[ledum]

Эх, хорошо бы было, но частота всего 1,4 ГГц. А что там по Хензелу (вернее дополнению к нему) . Можете дать почитать?

Я проглючал. Это у нас в изделии был такой метод. В смысле по КСВ. На Вашу частоту.
В Ханзеле чуть другой на 260 стр. дежавюшки http://www.toroid.ru/book/hanzelGE.zip , здесь не пойдет. Хотя... Еще была статья в Радио в 70-х годах по канальным полосовым фильтрам на спиральных резонаторах с похожей настройкой - если найду статью, подкорректирую этот пост.
Редакт.
Реушкин Н., Коданева Т. Канальные телевизионные фильтры.—Радио, 1975, № 3, с. 17—18 http://depositfiles.com/ru/files/uvgjfs4kr сам рисунок на 3 с конца странице дежавюшки.

Сообщение отредактировал ledum - Mar 25 2011, 09:27

[nik_us]

Попробуйте посмотреть документ по настройке фильтров во временной области. Инженеры из Agilent с использованием S11 во временной области определяют какой из резонаторов расстроен и соответственно проводят настройку. С использованием моделирования можно даже попробовать подогнать под полученную S11 от времени и частотную характеристику.

Прикрепленные файлы

 Filter_Tuning_agilent.pdf ( 758.92 килобайт ) Кол-во скачиваний: 56

 

[ser_aleksey_p]

Скорее всего придется использовать этот фильтр как сложную согласующую цепь выхода усилителя с выходом узла, а фильтр настраивать - методом "тыка" . С маломощным усилителем будет попроще, с мощным - сложнее.

Спасибо nik_us за полезный документ.