Широкодиапазонное согласование импеданса научите!, на примере AD8307 Опции

[khach]

Как известно, очень часто импеданс ВЧ микросхем далек от идеала. Иногда S-параметры удается найти, иногда приходиться мерять самому. А теперь вопрос- как их лучше всего использовать? Для одной частоты согласовать проблем нет, а вот для диапазона... Как пример:
После продолжительного секса с даташитами и апнотами от АД случайно наткнулся на схемку (см аттач). Согласование- изумительное. Теперь вопрос- как такую схемку синтезировать самому, зная S-параметры голой микросхемы? Существует же методика широкополосного согласования?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Mirabella]

Как известно, очень часто импеданс ВЧ микросхем далек от идеала. Иногда S-параметры удается найти, иногда приходиться мерять самому. А теперь вопрос- как их лучше всего использовать? Для одной частоты согласовать проблем нет, а вот для диапазона... Как пример:
После продолжительного секса с даташитами и апнотами от АД случайно наткнулся на схемку (см аттач). Согласование- изумительное. Теперь вопрос- как такую схемку синтезировать самому, зная S-параметры голой микросхемы? Существует же методика широкополосного согласования?

Сначала надо решить: как Вам предпочтительнее: считать "вручную" или использовать специализированные программы для расчета параметров согласующей цепи . Вручную сейчас- не есть хорошо.

Но желательно теорию почитать. Мне нравится "от Матвея": Маттей, Янг, Джонс "Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи". Книга из двух томов, по теме -первый том. Есть у уважаемого LordN.

Есть несколько известных программ для этого дела. Я ими не пользовалась, ничего сказать не могу. Но мне кажется что есть нечто такое (в виде мастера) в MWO и Genesys. Кажется есть отдельная программа от Nuhertz (которая автор filter solution). Всё это есть на ftp.

Мой скромный опыт широкополосного и сверхширокополосного согласования показал: для моих целей чаще всего задача решается установкой между согласующими четырехполюсниками самого примитивного аттенюатора. До этого много времени потратила на разработку собственной программы для широкополосного согласования , которая оказалось практически бесполезной (это было еще на ЕС-1060).Кстати, в приведенной Вами схеме согласование так-же осуществляется очевидно аттенюатором и некоторой частотно-зависимой схемой.
Это проходит там, где не критично уменьшение уровня сигнала согласующей цепью.

Общий закон такой: чем шире диапазон рабочих частот и больше перепад согласуемых сопротивлений -тем ниже "уровень согласования"

Посмотрите всё это, оно доступно, и сами определите для себя методику.

[lks]

Существует же методика широкополосного согласования?

А я вот согласовываю (если правильно понял вопрос) с помощью фильтра ФНЧ - есть методика их расчета с практически любыми входными и выходными сопротивлениями (волновыми).
Ставите такую прибамбасину и все дела.
Да еще (чуть не забыл) - надо чтобы частота среза ФНЧ была выше полосы пропускания.
Можете даташитс глянуть AD8370 там приведен пример согласования с АЦП. (я проверял - работает классно!)

[ikolmakov]

Теперь вопрос- как такую схемку синтезировать самому, зная S-параметры голой микросхемы? Существует же методика широкополосного согласования?

Для начала надо посмотреть частотную зависимость импеданса микросхемы в рабочей полосе. Все классические методики расчитаны на частотно независимые импедансы.
А согласование с помощью аттенюатора все же не очень честный прием. Естественно он уменьшит отражение на 2L (L - затухание на проход).

[eugene1]

На практике делается так: Берутся S параметры устройства в виде s2p файла. Часто производители дают такой файл на своем сайте, но иногда приходится набивать его вручную. И с помощью программы Microwave Office или любой аналогичной (зависит от вкусов разработчика) рисуется цепь согласования на сосредоточенных или распределенных элементах (в зависимости от частоты). Рассчитывать ничего не надо - запускается оптимизация и решение готово. Правда надо знать структуру согласующей цепи, т.е. исходная схема, которая будет подлежать оптимизации - ее можно подобрать методом тыка или почитать умные книжки. Сам много раз это делал и все работает как надо. При этом надо иметь в виду (описывается в вышеупомянутой книке Маттея, Янга, Джонса), что при согласовании цепью без потерь при плохо согласованной изначально нагрузке и широкой полосе согласования качество согласования (КСВ или S11) будет плохое. Если полосу сузить, то качество можно улучшить. Если нагрузка изначально согласованна лучше, то и качество согласования тоже можно достичь лучшего. Согласование с помощью аттенюаторов неплохое, простое и вполне честное решение, но не всегда подходит. Например, при согласовании малошумящего усилителя если на входе будут резисторы, то коэффициент шума увеличится, а в мощном усилителе если согласовывать на выходе, то уменьшится величина максимальной выходной мощности. Но, в любом случае уменьшится усиление. Так. например, в ряде микросхем от AD (напримерAD8347) советуют на вход, который широкополосный, но не согласованный, ставить просто резистор 50 Ом.

[Abakt]

Широкополосное согласование делают с помощью набора Г-цепочек. О согласовании очень подробно и с примерами написано на странице - soglasovat.narod.ru

Там есть и уроки по программа моделирования MWO - в ней можно смоделировать реальную топологию устройства.

[Mirabella]

Все классические методики расчитаны на частотно независимые импедансы.

При разработке "многочастотных" широкополосных устройств (например, переносчиков СВЧ диапазонов и других частотопреобразующих устройств) возникает такая задача: необходимо синтезировать цепь, которая в одной полосе частот является согласующей цепью, а в другой полосе частот эта-же цепь должна выполнять функции заграждающего фильтра, причем в этом диапазоне она должна обеспечивать либо хх, либо кз.
О каком-либо аналитическом расчете в этом случае говорить нельзя.
Вот для этих целей используется универсальная методика расчета таких цепей с применением ЭВМ.
Суть её проста: выбирается топология (схема) согласующей цепи, начальные значения параметров этой цепи, определяется целевая функция и проводится "оптимизация". Причем самым примитивным способом-перебором. В памяти остались :"Флетчер-Пауэл" и "Монте-Карло".
Так вот такого рода программы сейчас легко сделать тому, у кого есть регулярная потребность расчета широкополосных согласующих цепей с любым характером изменения импедансов в нескольких полосах частот.
Я в своё время сделала такую программу на Фортране. Тогда было неудобно ей пользоваться: носили колоду перфокарт и несколько суток ждали очереди "на счет". Сейчас такая относительно узкоспециальная программа может быть значительно эффективней , чем универсальные программы-монстры.

А согласование с помощью аттенюатора все же не очень честный прием.

А почему?

[ikolmakov]

А согласование с помощью аттенюатора все же не очень честный прием.

А почему?

Все же я привык считать, что задача согласования подразумевает достижение полной передачи мощности от источника к нагрузке.

PS. А прежде чем включать оптимизацию, лучше сначала понять как выбрать схему согласующий цепочки и прикинуть требуемые номиналы. Советовать начинающему сразу переходить к оптимизации не педагогично

Сообщение отредактировал ikolmakov - Jan 26 2007, 21:52

[Mirabella]

Все же я привык считать, что задача согласования подразумевает достижение полной передачи мощности от источника к нагрузке.

Полной передачи не будет никогда. И далеко не всегда она нужна.
Посмотрите рекомендованный мной источник: там на первых страницах первого тома имеется весьма полезный график: сравнительные АЧХ широкополосной и узкополосной согласующей цепи.
Мощные и малощумящие усилители - это отдельный разговор.
Я-же не призываю всегда для согласования использовать аттенюаторы.

Советовать начинающему сразу переходить к оптимизации не педагогично

Начинающие задают вопросы в другом месте.
Уважаемый khach, как мне известно, не начинающий.
Да и вопрос этот не попадает под категорию сложных.

[felix2]

Как известно, очень часто импеданс ВЧ микросхем далек от идеала. Иногда S-параметры удается найти, иногда приходиться мерять самому. А теперь вопрос- как их лучше всего использовать? Для одной частоты согласовать проблем нет, а вот для диапазона... Как пример:
После продолжительного секса с даташитами и апнотами от АД случайно наткнулся на схемку (см аттач). Согласование- изумительное. Теперь вопрос- как такую схемку синтезировать самому, зная S-параметры голой микросхемы? Существует же методика широкополосного согласования?

Для согласования комплексного импеданса в диапазоне частот неплохие результатаы получал применением ступенчатых переходов. Конечно все зависит от дипазона частот- в смысле физической реализуемости.
Конечно городить нечто такое для микросхемы...это вопрос.

[serges]

Рекомендую автору темы почитать AN от Motorola по поводу согласований.

Прикрепленные файлы

 AN267.pdf ( 88.34 килобайт ) Кол-во скачиваний: 372
 AN721.pdf ( 254.19 килобайт ) Кол-во скачиваний: 367

 

[khach]

Спасибо всем за ответы!
Проблема на самом деле оказалась несколько сложнее. Опишу задачу подробно. Необходимо стабилизировать аплитуду на выходе генератора в широком диапазоне с точностью 0.3dBm или лучше. Сейчас диапазон у макета 10-200Мгц, в перспективе до 1ГГц. Логарифмический детектор соответственно- чувствительный элемент схемы стабилизации аплитуды, с него аналоговая обратная связь идет на усилитель. Также требование ТЗ- недопустимость резких скачков амплитуды сигнала в пределах этих 0.3дБ допустимой неравномерности. Т.е цифровая коррекция АЧХ отпадает- плавно плавать амплитуда при перстройке по частое может, а ступеньки при смене корректирующего кода- недопустимы. Поэтому возникло желание линеаризовать отклик логарифмического детектора во всем диапазоне частот и скорректировать им АЧХ направленного ответвителя (по возможности). Как оказалось, согласования AD8307 по входу (так, чтобы предидущая схема "невидела" отраженного сигнала- резистором, аттенюатором) недостаточно для линеаризации (или приближения к ней) АЧХ детектора. Надо согласовывать так, чтобы ВЧ сигнал "влезал" в детектор ( и там соответственно детектировался).
Уважаемая Mirabella

До этого много времени потратила на разработку собственной программы для широкополосного согласования , которая оказалось практически бесполезной (это было еще на ЕС-1060).

Нельзя ли было бы взглянуть на исходники Вашей программы (если, конечно, это несвязяно со всяческими копирайтами и копилефтами)?

[Vladimir201]

Сначала вопросы.
1. 0.3dBm от какого уровня? М.б. речь идет о 0.3дБ? Окаком уровне сигнала идет речь?
2. Предполагается ли точная РЕГУЛИРОВКА уровня или ТОЧНОЕ ПОДДЕРЖАНИЕ уровня?
3. Требования по гармоникам есть?
4. Есть ли надобность в 90дБ диапазоне?
5. А синхронный АМ детектор (при наличии НО) м.б. лучше линеаризованого логарифмического?

Впрочем, без знания задачи гадать и спрашивать - пустое дело. "Быки и коровы"

*** ikolmakov в №8 прав, согласование подразумевает максимальный коэффициент передачи по мощности, а не снижение влияния нагрузки на параметры источника. Варианты ПАССИВНОГО согласования существуют в виде КОМПЕНСИРОВАННЫХ аттенюаторов (т.е. у них передаточная характеристика компенсирует изменение к-та передачи последующего каскада). Есть еще вариант смешанного (с потерями) согласования.

[DRUID3]

To: Mirabella Сергеевна

С помощью аттенюатора я могу согласовать конденсатор любого номинала (хоть выгоревший ) с 50 омным активным сопротивлением по уровню КСВ не больше 2-х. Но вопрос - а согласование ли это???

*** ikolmakov в №8 прав, согласование подразумевает максимальный коэффициент передачи по мощности, а не снижение влияния нагрузки на параметры источника. Варианты ПАССИВНОГО согласования существуют в виде КОМПЕНСИРОВАННЫХ аттенюаторов (т.е. у них передаточная характеристика компенсирует изменение к-та передачи последующего каскада). Есть еще вариант смешанного (с потерями) согласования.

Хорошо подмечено.

Сначала вопросы.
1. 0.3dBm от какого уровня? М.б. речь идет о 0.3дБ? Окаком уровне сигнала идет речь?

dBm всегда было от 1 mW на любом сопротивлении нагрузки.

5. А синхронный АМ детектор (при наличии НО) м.б. лучше линеаризованого логарифмического?"

Может и лучше, но Вы вообще встречали практические реализации синхронного детектора работающего в полосе 10 MHz...1 GHz со стабильными параметрами??? Если "да" то пожалуйста ссылку! Но не на теорию, ее я прекрасно знаю и так...

P.S.: А теперь, что собственно я хотел спросить. А как на СВЧ (например 10 GHz) можно реализовать широкополосный (не резонансный) трансформатор? Не согласователь импедансов а просто активных сопротивлений например 450 и 50 Om, как на ВЧ трансформатор на ферритовом кольце. Как это осуществляется технологически???

[serges]

А как на СВЧ (например 10 GHz) можно реализовать широкополосный (не резонансный) трансформатор? Не согласователь импедансов а просто активных сопротивлений например 450 и 50 Om, как на ВЧ трансформатор на ферритовом кольце. Как это осуществляется технологически???
[/quote]
Посмотрите на www.macom.com, хотя вряд ли до 10ГГц есть, но как делается, увидите