BPF на 1.2 ГГц на плате., Чем такое достоверно помоделировать? Опции

[Velund]

Доброе время суток!

Наклюнулся тут один некоммерческий в сути своей прожект... 8-) Смастерить NBFM радиостанцию на любительский диапазон 1.2 ГГц - нечто простенькое и недорогое в комплектухе, что можно будет в паре десятков копий повторить с собственно монтажом желающими и настройкой уже в нормальных условиях. 8-)

Один из затыков - полосовики входные по приему. Спиральники в Штатах на digikey доступны на нужный диапазон, но стоят неимоверно в малых количествах. Возникла идея сделать фильтр на печати (габариты не очень критичны).

Скажу сразу, что с ВЧ техникой я работал очень много, но в основном в смысле ремонта и настройки промышленных изделий. Моделированием заниматься не приходилось, поэтому хотелось бы узнать у гуру, чему из софта можно верить для подобных задач в этом диапазоне и на что стоит тратить время в смысле освоения... ;-)

[Lonesome Wolf]

Доброе время суток!

Наклюнулся тут один некоммерческий в сути своей прожект... 8-) Смастерить NBFM радиостанцию на любительский диапазон 1.2 ГГц - нечто простенькое и недорогое в комплектухе, что можно будет в паре десятков копий повторить с собственно монтажом желающими и настройкой уже в нормальных условиях. 8-)

Один из затыков - полосовики входные по приему. Спиральники в Штатах на digikey доступны на нужный диапазон, но стоят неимоверно в малых количествах. Возникла идея сделать фильтр на печати (габариты не очень критичны).

Скажу сразу, что с ВЧ техникой я работал очень много, но в основном в смысле ремонта и настройки промышленных изделий. Моделированием заниматься не приходилось, поэтому хотелось бы узнать у гуру, чему из софта можно верить для подобных задач в этом диапазоне и на что стоит тратить время в смысле освоения... ;-)

Попробуйте Genesys. Я пользовал версию 2003 и остался очень доволен - мало времени для освоения "с нуля" - конечно для более или менее простых задач. Достоверность моделирования - вполне адекватна. Промоделировал-запаял-работает. Моделировал усилители в основном с цепями согласования и коррекции АЧХ, как в виде ФНЧ, так и ФВЧ.
В Genesys прекраксные возможности синтеза фильтров - но сам я ими не пользовался.


P.S.

С моей точки зрения лучше использовать сосредоточенные элементы для реализации фильтров - у народа тут рефлекс срабатывает - гигагерцы - значит полоски. Но это не так - особенно внизу.

[andybor]

С моей точки зрения лучше использовать сосредоточенные элементы для реализации фильтров - у народа тут рефлекс срабатывает - гигагерцы - значит полоски. Но это не так - особенно внизу.

Это не "рефлекс срабатывает." Это так закон сохранения энергии себя так проявляет.
Сосредоточенные компоненты(ёмкости, индуктивности), на частотах порядка 1ГГц, имеют низкую добротность - десятки, а то и только единицы. Плюс разброс параметров и температурная нестабильность. Поэтому получить нормальные параметры у фильтра с такой реализацией - задача неосуществимая.

[Lonesome Wolf]

С моей точки зрения лучше использовать сосредоточенные элементы для реализации фильтров - у народа тут рефлекс срабатывает - гигагерцы - значит полоски. Но это не так - особенно внизу.

Это не "рефлекс срабатывает." Это так закон сохранения энергии себя так проявляет.
Сосредоточенные компоненты(ёмкости, индуктивности), на частотах порядка 1ГГц, имеют низкую добротность - десятки, а то и только единицы. Плюс разброс параметров и температурная нестабильность. Поэтому получить нормальные параметры у фильтра с такой реализацией - задача неосуществимая.

Напротив, при таких частотах размеры МПЛ компонентов весьма значительные, следовательно, велики объемные потери в диэлектрике, если использовать обычные материалы. Поэтому, если речь идет о низкодобротных/широкополосных устройствах, то, с моей точки зрения, предпочтение следует отдавать сосредоточенным компонентам - добротности порядка 50-100 у обычных катушек 0402 или 0603 и больше 100 у High-Q компонентов вполне достаточны. Конечно, речь не идет о построении высокодобротных систем. А стабильность у таких компонентов достаточна высока для их области применения. Более того, именно их использование обеспечивает высокую воспроизводимпсть параметров устройств. (Проверено )

[andybor]

[предпочтение следует отдавать сосредоточенным компонентам - добротности порядка 50-100 у обычных катушек 0402 или 0603 и больше 100 у High-Q компонентов вполне достаточны.

Для своих высокочастотных индуктивностей 0603 muRata даёт разброс по добротности 8...50 на частотах до 800МГц, плюс разброс по номиналу до 20%.
С такими параметрами можно говорить только о низкокачественных полосовых фильтрах, либо о маломощных ФНЧ, ФВЧ. Хотя такие тоже иногда требуются.

[Lonesome Wolf]

Для своих высокочастотных индуктивностей 0603 muRata даёт разброс по добротности 8...50 на частотах до 800МГц, плюс разброс по номиналу до 20%.
С такими параметрами можно говорить только о низкокачественных полосовых фильтрах, либо о маломощных ФНЧ, ФВЧ. Хотя такие тоже иногда требуются.

В аттаче два snapshots из pdf-ки на катушки индуктивности muRarta иллюстрирующие Q-vs.-f характеристики. На частотах от 1000 МГц все в порядке - Q ~ X/R без учета потерь в каркасе.


И разброс по номиналу у них +/-2% и +/-5%

Эскизы прикрепленных изображений

 

[andybor]

[В аттаче два snapshots из pdf-ки на катушки индуктивности muRarta иллюстрирующие Q-vs.-f характеристики. На частотах от 1000 МГц все в порядке - Q ~ X/R без учета потерь в каркасе.

И разброс по номиналу у них +/-2% и +/-5% 

Разброс +-2 и 5% только у катушек с индуктивностью более 10nH, у них же и добротность меньше 50. А у тех LQW18A...10, что подобротней, судя по данным в симметроновском каталоге, разброс под 10...20%:
2,2+-0,5nH;
5,6+-0,5nH;
8,2+-0,5nH.

Да и ряд E24 вряд-ли позволит без подстроечных элементов обойтись. Пользоваться-же на 1ГГц подстроечным конденсатором - неблагодарное занятие.

Да и добротность в районе 100, тоже надо сказать, отстой. Если реализовывать более-менее избирательный фильтр, то потеряешь в нем больше половины мощности.

[Lonesome Wolf]

Разброс +-2  и  5% только у катушек с индуктивностью более 10nH, у них же и добротность меньше 50. А у тех LQW18A...10, что подобротней, судя по данным в симметроновском каталоге, разброс под 10...20%:
2,2+-0,5nH;
5,6+-0,5nH;
8,2+-0,5nH.

Да и ряд E24  вряд-ли позволит без подстроечных элементов обойтись. Пользоваться-же на 1ГГц подстроечным конденсатором - неблагодарное занятие.

Да и добротность в районе 100, тоже надо сказать, отстой. Если реализовывать более-менее избирательный фильтр, то потеряешь в нем больше половины мощности.

А "более-менее" это как? Вот мне сделали ФНЧ на 1.7 ГГц с затуханием на 1.8 ГГц по условиям 10 дБ. На полосках - так потери 3 дБ.
Это отстой?

Пришлось переделать...



P.S. Может я смотрел плохо, но у катушек и в 22 нГн добротность OK на частотах до 2 гиг.

[Yuri Potapoff]

Согласен с Lonesome Wolf, что фильтры на 1 гиг на сосредоточеных элементах существуют, причем в некоторых случаях они дают наилучшие характеристики и габарит.

К сожалению, не могу привести пример, так как было это очень давно. Но технология следующая: катушки всегда воздушные 2-3 три витка на диаметре 2-3 мм, при этом получается максимально возможная добротность. Контенсаторы использовались встречно-штыревые, реализованые на поликоре. Причем если сама плата делалась из текстолита, а поликоровая платка припаивалась в месте, где должен стоять конденсатор. Подстройка отсушествлялась, естественно, сдвиганием-раздвиганием витков, а также индиевыми нашлепками на встречно-штыревую структуру (дает возможность точного изменения емкости +/- 0.5 пф.

Одна проблема - такие фильтры невозможно изготовить в домашних условиях и они недешевы. И это противоречит исходной задаче.

[andybor]

К сожалению, не могу привести пример, так как было это очень давно. Но технология следующая: катушки всегда воздушные 2-3 три витка на диаметре 2-3 мм, при этом получается максимально возможная добротность. Контенсаторы использовались встречно-штыревые, реализованые на поликоре. Причем если сама плата делалась из текстолита, а поликоровая платка припаивалась в месте, где должен стоять конденсатор. Подстройка отсушествлялась, естественно, сдвиганием-раздвиганием витков, а также индиевыми нашлепками на встречно-штыревую структуру (дает возможность точного изменения емкости +/- 0.5 пф.

А изготовить весь фильтр на поликоре - разве не легче было?
На эти частоты поликоровый встречно-стержневой фильтр имеет размеры примерно: 20 на 30мм, и замечательную повторяемость, без всякой подстройки.

[Yuri Potapoff]

А изготовить весь фильтр на поликоре - разве не легче было?
На эти частоты поликоровый встречно-стержневой фильтр  имеет размеры примерно: 20 на 30мм, и замечательную повторяемость, без всякой подстройки.

Упомянутые мной фильтры делались мудреные с высоким коэффициентом прямоугольности и специальными требованиями на полосы запирания, а поэтому получались многозвенные. Если размеры поликоровой платки будут 20 на 30 мм, то могут возникнуть проблемы при монтаже из-за неравномерного прогрева поликора (он будет трескаться). Многозвенные фильтры получаются длинными и узкими, что еще больше затрудняет их монтаж на основание (обычно выполняемое в виде пенала с параметрами запредельного волновода). Именно поэтому бралась текстолитовая подложка, на которую монтировались встречно-штыревые конденсаторы фольгой с температурными демпферами. Конденсаторы все стандартные и маленькие (приблизительно 4 на 5 мм), поэтому их легко изготавливать на поликоре без привязки к конткретному фильтру.

Причем, я говорю о промышленой технологии, а не о домашних изысканиях.

[andybor]

Если размеры поликоровой платки будут 20 на 30 мм, то могут возникнуть проблемы при монтаже из-за неравномерного прогрева поликора (он будет трескаться).

Если платку предварительно нагреть при помощи термофена, ИК и т.д. до температуры 120-150градусов, то вероятность растрескивания снизится до долей процента.

Многозвенные фильтры получаются длинными и узкими, что еще больше затрудняет их монтаж на основание (обычно выполняемое в виде пенала с параметрами запредельного волновода).

Многозвенный фильтр, сегодня, можно сделать любой формы. Все зависит от квалификации разработчика. И необязательно прибегать к пеналам с параметрами запредельного волновода. Есть множество приемов для гашения паразитных мод. Рекламируемый вашей компанией софт, Yuri, очень помогает в решении таких задач.

[Yuri Potapoff]

10 лет назад такого софта не было, к сожалению. То, что я им сейчас торгую, есть результат того, что этот софт начал искать для себя. А раньше - книжку Ханзела и калькулятор в руки - и вперед.

При работе с поликором на моем опыте все проблемы заключались в том этапе, который вы назвали всего двумя словами "отдал на изготовление". Если изготовление длится неделями, это напрягает.

Вот и начали придумывать извращения по покрытию медненого поликора лаком из рубелита, резку лака под микроскопом с последующим травлением.

Сразу скажу, что я не специалист по фильтрам. Настоящих специалистов по фильтрам вообще единицы, как и художников. Рисут многие, а шедевры получаются лишь у некоторых.