Порты для полосковых устройств в MWStudio Опции

[slonik]

Господа, сердечно всех приветствую!
Хотелось бы посоветоваться с сообществом по одному вопросу. Страшного, может быть, и ничего нет, но есть некоторое беспокойство. Дело в следующем. При моделировании полосковых устройств в MWStudio я помещаю исследуемый объект в воздушный бокс, торцевые стороны которого использую- ся в качестве портов, а верхней, нижней, условно правой и условно левой стороне присваиваю гранич-ные условия PerfectE. Порты при этом занимают всю грань целиком. Вопросы у меня следующие:
1) правилен ли такой способ назначения портов?
Вообще говоря, я пробовал задействовать для назначения порта и не всю грань, а лишь площадь, непосредственно прилегающую к полоску, но при включении режима адаптации, требуемый импеданс порта не получался.
Однако, он мог и не получаться при большей площади порта. Иными словами, подгонка импеданса может осуществляться как изменением ширины полоска, так и варьированием площади порта при неизменной ширине полоска, хотя понятно, что при неизменной толщине диэлектрика и фиксированной ширине полоска импеданс линии будет вполне определённый. А тут получается, что изменив размер порта получишь новую линию с новым характеристическим сопротивлением. Где истина, я пока не понял.
2)на какое расстояние (в длинах волн) должны отстоять границы порта от полоска? может кто-то видел конкретные рекомендации?

[ikolmakov]

1) правилен ли такой способ назначения портов?

2)на какое расстояние (в длинах волн) должны отстоять границы порта от полоска? может кто-то видел конкретные рекомендации?

Да, так и надо. Отталкиваться надо от реальной структуры. Если у вас полосок окружен эл. стенками, то они влияют на свойства линии передачи и надо их включать в область порта. А если полосок не экранирован, то тут выбирайте сами. Однако лучше всего что бы область порта накрывала всю область где присутствует поле.

[andi1981]

1) правилен ли такой способ назначения портов?

2)на какое расстояние (в длинах волн) должны отстоять границы порта от полоска? может кто-то видел конкретные рекомендации?

Да, так и надо. Отталкиваться надо от реальной структуры. Если у вас полосок окружен эл. стенками, то они влияют на свойства линии передачи и надо их включать в область порта. А если полосок не экранирован, то тут выбирайте сами. Однако лучше всего что бы область порта накрывала всю область где присутствует поле.

Prostite Uvagaemiy ikolmakov,
voobsche v otvete est netochnot.
1)"Если у вас полосок окружен эл. стенками, то они влияют на свойства линии передачи и надо их включать в область порта." Sobstvenno vi dolgni sadavat elektricheskie stenki(tobisch ekran po vaschemu) na rasstoyanii kogda oni ne vnosyat iskageniy v liniyu,eto osnovi, inache ya ne vigu smisla ispolsovaniya takoy linii, vosmite koplanarnuyu.
Esche ras isvinite ne hotel Vas obidet, popravte esli ya ne prav.

[ikolmakov]

OFF

Prostite Uvagaemiy ikolmakov,
voobsche v otvete est netochnot.
1)"Если у вас полосок окружен эл. стенками, то они влияют на свойства линии передачи и надо их включать в область порта." Sobstvenno vi dolgni sadavat elektricheskie stenki(tobisch ekran po vaschemu) na rasstoyanii kogda oni ne vnosyat iskageniy v liniyu,eto osnovi, inache ya ne vigu smisla ispolsovaniya takoy linii, vosmite koplanarnuyu.
Esche ras isvinite ne hotel Vas obidet, popravte esli ya ne prav.

Теоретически вы правы. Что бы уменьшить потери в крышке корпуса ее надо отодвинуть как можно дальше. Но на практике я более 10мм не встречал. Для многих применений это уже достаточно далеко. Однако, например в полосковых фильтрах выгодно крышку располагать ближе к полоскам для подавления несоседних связей между резонаторами. При расчете сверхузкополосых фильтров (1%) влиянием крышки пренебрегать нельзя.

[slonik]

Признаюсь, реплику по поводу потерь в крышке я не очень понял. Потери в крышке, если их принять во внимание, появляются, на мой взгляд из-за того, что волна, распространяющаяся под полоском не только затухает в диэлектрике, но и излучается в окружающее пространство. При излучении она наводит токи проводимости на крышке, энергия которых уходит в тепло. Если крышки не будет, излучённая энергия просто уйдёт от полоска, и всё. Иными словами, если я правильно изложил, при наличии крышки будут потери на нагрев этой самой крышки, без крышки будут потери на излучение. В любом случае, то что излучилось из-под полоска, обратно не вернёшь, так что с этой точки зрения факты наличия крышки, высоты её расположения или отсутствия крышки на потерях энергии радикально не скажутся.
Что касается связи между структурами полосковых линий и зависимости их от высоты крышки, я бы не стал давать однозначных трактовок. Связь может расти как при уменьшении высоты крышки, так и при её уменьшении. Всё зависит от того, под каким углом на крышку падает волна из-под полоска и куда она упадёт после отражения. То есть в общем и целом, меняя высоту крышки можно менять и степень связи между линиями. Простите, если что не так сказал. Всё.

[ikolmakov]

Признаюсь, реплику по поводу потерь в крышке я не очень понял.

Уважаемый slonik! Вы путаете представления квазистатической и электродинамической модели микрополосковой линии передачи (МПЛ).

В квазистатической модели нет волн, а есть только распределение потенциалов на полоске. В самом простейшем варианте параметры линии вычисляются исходя из ее представления в виде параллельного соединения двух плоских идеальных конденсаторов, образованных землей и полоском, а так же полоском и крышкой. Вторым конденсатором можно пренебречь по причине его малой емкости по сравнению с первым. Однако для корректности расчетов будем считать, что диэл. проницаемость в первом конденсаторе отличается от проницаемости подложки. Вводят понятие эффективной диэл. проницаемости, куда, фактически, "засунули" все эффекты связанные с отличием поля в плоскопараллельном конденсаторе от реального распределения поля в линии. Таким образом, весь расчет линии свелся к отысканию связи между геом. размерами линии и эфф. диэл. проницаемостью. Наиболее известный вариант - формула из книги Гупты. Таким образом, в квазистатической модели все поле сосредоточенно под полоском.

Если же вы говорите о волнах, то вы переходите к электродинамической модели. Здесь уже нельзя говорить о том что поле существует только под полоском. Представте МПЛ без диэлектрика. У вас получиться коаксиальная линия с чистой ТЕМ волной. Она занимает все воздушное пространство. Если мы вводим слой диэлектрика, то картина поля искажается и у нас уже распространяется квази-ТЕМ волна, которая имеет малую продольную компоненту. Конечно, такую волну можно представить в виде суперпозиции TЕ и ТМ волн. Однако, в отличее от прямоугольного волновода здесь спектр TЕ и ТМ волн возбуждается одновременно. Так что оперировать оптической аналогией из теории о прямоугольном волноводе в случае МПЛ затруднительно.

Надеюсь из моих объяснений понятно, что ваша фраза "любом случае, то что излучилось из-под полоска, обратно не вернёшь" не верна. Смотрите выше о коаксиальной линии. В неэкранированной линии, условно говоря, насколько волна близка к ТЕМ, тем меньше уровень потерь на излучение. То что поле присутствует и в воздухе никак не говорит о наличии излучения.

О подавлении несоседних связях в решетке резонаторов. В открытой структуре часть силовых линий замыкается на несоседние резонаторы, т.е. возникает паразитная связь. При наличие достаточно низкой крышке линии замыкаются или на соседние резонаторы или на крышку. Т.е. паразитные связи уменьшаются.

[slonik]

Здравствуйте, уважаемый ikolmakov!
Я, действительно, достаточно долгое время занимался волноводами, а с полосками столкнулся недавно.
Старые привычки дают о себе знать.
Тем не менее, хотелось бы, всё-таки, уяснить, из-за чего появляются потери в крышке, и что такое "несоседние резонаторы"?
P.S.: Спасибо Вам и andi1981, что тратите на меня время .

[ikolmakov]

Здравствуйте, уважаемый ikolmakov!
Я, действительно, достаточно долгое время занимался волноводами, а с полосками столкнулся недавно.
Старые привычки дают о себе знать.
Тем не менее, хотелось бы, всё-таки, уяснить, из-за чего появляются потери в крышке, и что такое "несоседние резонаторы"?
P.S.: Спасибо Вам и andi1981, что тратите на меня время .

Ну а почему есть потери в стенках волновода? Все тоже самое. Наводиться токи (поле проникает в металл на скин-слой).

"Несоседние резонаторы" это резонаторы в фильтре не связанные основной связью. Если, допустим, есть фильтр с тремя резонаторам 1, 2, 3 и они расположенные так, что связи 1-2 и 2-3 основные, то связь 1-3 будет паразитной. В волноводных фильтрах такого нет, поскольку несоседние резонаторы физически разделены. А в микрополосковом исполнении все резонаторы расположены в одном объеме и имеют паразитные связи.

Я прикрепил пару картинок. Надеюсь с ними будет более понятно.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[navuho]

Здравствуйте

В волноводных фильтрах такого нет, поскольку несоседние резонаторы физически разделены. А в микрополосковом исполнении все резонаторы расположены в одном объеме и имеют паразитные связи.

Как у вас все cложно
Я бы такое считал одним портом или дорисовал бы подводящие коаксиалы (как запитывается каждый полосок ?)

[ikolmakov]

Как у вас все cложно
Я бы такое считал одним портом или дорисовал бы подводящие коаксиалы (как запитывается каждый полосок ?)

Это срез по центру резонаторов. А возбуждаются они например так как на картинке ниже.

Прикрепленные изображения

 

[navuho]

Это срез по центру резонаторов. А возбуждаются они например так как на картинке ниже.

Если так, то "разрезаем" геометрию по пунктиру и задаем на выходе один
волноводный порт (с учетом коробки) и в нем 5-10(?) мод.
Затем сшиваем две посчитанные S-матрицы. Должно работать.

[ikolmakov]

Если так, то "разрезаем" геометрию по пунктиру и задаем на выходе один
волноводный порт (с учетом коробки) и в нем 5-10(?) мод.
Затем сшиваем две посчитанные S-матрицы. Должно работать.

Уважаемый navuho! Я наверно запутал вас. Я приводил картинки только в качестве иллюстрации к моим рассуждениям о влиянии расстояния до крышки на величину паразитных связей в крышке.