Способы преобразования несимметричного СВЧ-сигнала в симметричный, нужен современный ликбез Опции

[VCO]

Понятно, что наиболее актуальным является способ преобразования несимметричного сигнала в симметричный с помощью трансформатора, так как он не вносит дополнительный джиттер. Но такой способ ограничен верхним частотным пределом работы ферромагнитных материалов.
А какие аналогичные способы существуют в СВЧ-диапазоне? Кроме направленных ответвителей пока больше ничего не знаю.

[khach]

Существует кактой-то розовый или фиолетовый феррит, вроде его родешварц использует в своих SWR мостах. Намотанный на него тонкий коаксиальный кабель работает в качестве балуна до 3-4 ГГц. Отличается низкими потерями и высокой добротностью на частотах в сотни Мгц и выше. Может кто знает марку и производителя?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[tduty5]

На фото - 180 град инвертор, использую для СШП балунов. Во втором канале - отрезок линии, потом сумматор.

Пробовал с разными ферритами. Лучшим оказался тот, который проще достать. Насколько я понимаю, надо ослабить синфазные токи, наведенные на оплетке. При этом от феррита требуются большие потери, желательно равномерные во всей полосе. Отлично себя показали колечки м2000нм, как ни странно. Всякие 600нн, 30ВЧ и пр. дают или слишком малые потери, или резонансы в полосе. Про "розовые ферриты" тоже интересно, что за звери такие.

[rloc]

Отлично себя показали колечки м2000нм, как ни странно.

По картинке похоже, что феррит не принимает участие, иначе частотная граница была бы от единиц МГц. Результат хуже, чем у Anaren, которая использует микрополоски без феррита.

Насколько я понимаю, надо ослабить синфазные токи, наведенные на оплетке.

Феррит также должен давать хорошую магнитную связь между оплеткой и центральной жилой, желательно на всех частотах, играть роль сердечника трансформатора.

Всякие 600нн, 30ВЧ и пр. дают или слишком малые потери, или резонансы в полосе.

Низкочастотные они. Высокочастотных ферритов российского производства не встречал (более 500 МГц).

[tduty5]

Удивили.

По картинке похоже, что феррит не принимает участие, иначе частотная граница была бы от единиц МГц. Результат хуже, чем у Anaren, которая использует микрополоски без феррита.

Балун, на который вы дали ссылку, это именно кусочек феррита, над которым расположены полоски. Этот элемент как бы трехслойный: керамика-феррит-керамика, сбоку блестит срез феррита, магнитится.
Вы вот так вот ремарочкой оценили работу коллектива "хуже, чем у Анарен". А результаты не нужно сравнивать? У чипа полоса 400 МГц - 3ГГц. У того инвертора (Это не целиком балун. Нужен был именно инвертор, вот и создан по схожей технологии. Заодно измерять проще) что вам показали, полоса 200-1600 МГц (отношение крайних частот по -1 дБ прямых потерь такое же, как у чипа). Разброс фазы в полосе такой же, до 10 градусов. Миниатюрность нам не требуется, а вот сотни вольт в импульсе надо пропустить. Чего чип не позволяет.

Феррит также должен давать хорошую магнитную связь между оплеткой и центральной жилой, желательно на всех частотах, играть роль сердечника трансформатора

Про сердечник трансформатора забываем при частотах свыше 100 МГц. Здесь игра именно на соотношении синфазных и противофазных токов в линиях, хоть коаксиальных, хоть двухпроводных. А в случае балуна - просто подавление синфазной компоненты, как в таком виде, так и в виде плоского феррита (как в чипе анарен).

Всего-навсего на основании "вайдбэнд балун и трансформерс". Неспростаж. Как сердечник для ВЧ высокодобротных катушек он, конечно не годится, но использовать для занижения вниз по частоте ВЧ трансов, по мнению филипсов, - как раз. И вверх до 1ГГц, как минимум, по даташиту. Чем не высокочастотный? На ВЧ он работает как оранжевые микрометалсы с цветовым кодом - tan. В смысле никак. Смотрим на фотку TCM4-25 http://194.75.38.69/pdfs/TCM4-25.pdf , а потом на параметры смеси 0 от micrometals. Так и этот феррит.

Красивая реализация трансформатора сопротивлений 1:4.
У Реда книге "Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике" описаны подобные трансформаторы. Можно обратить внимание на секцию 1:1 - это симметратор, линия над ферритом.

Подглядев у Рэда, мы делали преобразователи импеданса для приемных диполей. Полоса от десятков МГц до 2 ГГц, причем использовались двухпроводные линии (по паре проводов ПЭВ), просунутые в ферритовые трубочки от дросселей ДМ. Работало прекрасно.

[rloc]

Балун, на который вы дали ссылку, это именно кусочек феррита, над которым расположены полоски.

Насколько мне известно, Anaren не использует феррит в этой серии. При размерах 0805 и мощности 0.4 Вт феррит уже насыщается, или близок к этому, достаточно посмотреть на мощность бОльшего по размерам балуна на "бинокле" - обычно не более 0.25 Вт, например TC1-1-13MA+. По этой причине Anaren более предпочтительна в схемах ADC и DAC, внося меньше нелинейных искажений, есть публикации по этому вопросу.
https://www.anaren.com/sites/default/files/..._RF-mar07_0.pdf
https://www.google.com/patents/US7605672

Вы вот так вот ремарочкой оценили работу коллектива "хуже, чем у Анарен".

Предполагал, один человек делал.

Миниатюрность нам не требуется, а вот сотни вольт в импульсе надо пропустить. Чего чип не позволяет.

Есть у них более высокие мощности. С ферритом полосы шире.

Про сердечник трансформатора забываем при частотах свыше 100 МГц.

На последних выставках, Экспоэлектроника, Новая электроника, общался с разными людьми, в том числе с производителями ВЧ ферритов. Однозначный вывод - не Ferroxcube, не 2000HH. Должно быть что-то близкое к Fair-rite
http://www.fair-rite.com/newfair/materials68.htm

[tduty5]

На последних выставках, Экспоэлектроника, Новая электроника, общался с разными людьми, в том числе с производителями ВЧ ферритов. Однозначный вывод - не Ferroxcube, не 2000HH. Должно быть что-то близкое к Fair-rite
http://www.fair-rite.com/newfair/materials68.htm

Для трансформаторов обычных и индуктивностей есть (были) русские Mn-Zn Ni-Zn ферриты для СВЧ марок 10ВЧ1 (f_кр=250 МГц), 30ВЧ2 (f_кр=200 МГц), 20ВЧ (f_кр=100 МГц) Выше этих частот у них катастрофически растут потери. То же наблюдается для µ'' у Material68 по вашей ссылке на fair-rite.
Для ГГц "обычная" трансформаторная идеология, где обмотка первичная, обмотка вторичная, - не годится. Потери в материале сердечника, физику не обманешь. Выход есть - использовать потери во благо: подавление синфазной компоненты в симметричной линии или связанных линиях. Получаются чудесные инверторы, трансформаторы сопротивлений и пр. Давно мечтаю разобрать балун от PicoSecond (полоса 10 кГц - 10 ГГц) и убедиться, что там 99.9% инвертор на линии-над-ферритом.

Насколько мне известно Anaren не использует феррит в этой серии. При размерах 0805 и мощности 0.4 Вт феррит уже насыщается, ... есть публикации https://www.anaren.com/sites/default/files/..._RF-mar07_0.pdf
https://www.google.com/patents/US7605672

В журнале упоминается, что использование low permeability material позволило сдвинуть нижнюю границу их новых балунов до 50 МГц. Феррит это или нет? Непонятно. Деталь B0430J50100AHF специально достал из ленты и рассмотрел придирчиво еще когда предыдущий пост писал. Сбоку блестит, как спил феррита (как камень гематит, о!). К магнитику прилипает. Причем именно центральной частью, не площадками выводов.
В патенте, действительно, про материалы с µ ни слова, только про связанные линии. За ссылки спасибо.

Сообщение отредактировал tduty5 - Jul 2 2015, 16:34

[rloc]

Выход есть - использовать потери во благо: подавление синфазной компоненты в симметричной линии или связанных линиях. Получаются чудесные инверторы, трансформаторы сопротивлений и пр.

Хорошо, допустим дело в потерях. Мне важна работа инвертора и балуна от 100 кГц до 3 ГГц (потом до 6 ГГц и выше). Фактически, нужен аналог Marki, такой же малогабаритный, но на порядок дешевле, при сохранении хорошей балансировки по фазе и амплитуде. Потери второстепенны, но в некоторых задачах важна развязка портов - это к тому, что не везде применимо резистивное деление мощности. Встает вопрос, какие ферриты применить? Встречал, когда последовательно соединяли несколько балунов с разными материалами ферритов, или на коаксиальную линию надевали несколько типов колец. Ближайшая альтернатива по цене - это Coilcraft JA4220-AL, в котором нижняя граница начинается от 100 кГц и "бинокль" более массивный, чем в TC1-1-13MA+. Он сейчас и используется, но есть подозрения на недостаточно хорошую балансировку, связываю ее с витой парой. Нужно попытаться вытянуть в прямую линию, заменить на коаксиал, как уже было приведено ранее, наподобие такого. Кстати, не пробовали? Какой материал феррита может использоваться в Coilcraft на 0.1 - 3500 МГц?

Отдельно вопрос ко всем: как можно померить проницаемость феррита (мю1 и мю2) доступными средствами? Диапазон частот - как написано выше.

[serega_sh____]

Отдельно вопрос ко всем: как можно померить проницаемость феррита (мю1 и мю2) доступными средствами? Диапазон частот - как написано выше.

Бинокль не знаю. Но колечках я наматывал несколько витков и смотрел на диаграмме Смитта на VNA. А потом на калькуляторе импедансы делил на размеры и количество витков.

[rloc]

Но колечках я наматывал несколько витков и смотрел на диаграмме Смитта на VNA.

Правильно ли я понимаю методику? Сначала измерить импеданс нескольких витков на кольце, потом - в свободном пространстве. Деление одного импеданса на другой даст искомую проницаемость, в предположении, что в измеряемом диапазоне частот витки носят преимущественно индуктивный характер и диэлектрическая проницаемость не влияет? Грубо. Или, более точно, вставить в 2Д-3Д симулятор и попытаться сделать экстракцию эквивалентных параметров?

[serega_sh____]

Правильно ли я понимаю методику? Сначала измерить импеданс нескольких витков на кольце, потом - в свободном пространстве. Деление одного импеданса на другой даст искомую проницаемость, в предположении, что в измеряемом диапазоне частот витки носят преимущественно индуктивный характер и диэлектрическая проницаемость не влияет? Грубо. Или, более точно, вставить в 2Д-3Д симулятор и попытаться сделать экстракцию эквивалентных параметров?

Как то всё сложно у Вас. В этих вещах я не считаю себя профи, поэтому я делал по книжке и немного модернизировав метод под VNA:



И в принципе видно разброс параметров. Видна частота fгр (пересечение активной линии на диаграмме Смитта)по которой я судил о высокочастотности и добротности (если добротность большая то диаграмма на окружности, если маленькая то диаграмма отходит от края к центру). Так я для себя делал отбор сердечников из имеющихся.

Наматывал проводочком несколько витков. Эту конструкцию надевал на маму SMA. И смотрел SmithS11. Потом считал по указанным выше формулам и/или калькулятору по расчету количества витков на колечках. А потом проверял по этой же книжке правильность расчета по типоразмерам и проницаемости.
Но частоты у меня были до 300МГц.

p.s. Кстати нужно НОРМАЛЬНО каллибровать VNA. А то пока не научились нормально векторно каллибровать VNA куча проблемм. Проверяйте калибровку прибора перед измерением. Например: набег фазы - отезком кабеля. А ХХ и КЗ и так понятно как пинцетом проверять.