Добрый день, господа!

Занимаюсь разработкой стробоскопического сэмплера на полосу 0-40ГГц. В СВЧ не так давно, так что не ругайте, но подсказывайте кто что может. Ничего похожего в поиске не обнаружил.

2 зависимые задачи:
1. Согласование, получение максимально равномерной кривой КСВ.
2. Эффективное стробирование.
Есть экспериметы. Куча вопросов.

1) Обнаружил, что согласование улучшается при уменьшении эпсилон и толщины диэлектрика подложки при относительном сохранении топологии. В чем идея?

2) Допустим, имеем переход из разъемного гермовода на микрополосок. Как влияет соотношение диаметра жилы гермовода и ширины линии на согласование? Следует приближать их размеры или лучше делать полосок много шире жилы?

3) Есть полосок и земляной полигон, между ними впаян резистор (см рис, цифра 1) - если разорвать полосок и переместить резистор, запаяв землю на второй отрезок полоска (рис, цифра 2) - то согласование сильно ухудшается. Почему???

4) Чем дальше резистор от разъема - тем лучше согласование. Почему??? Вся длина линии с земляным полигоном 8-10 мм, линия позолочена - на затухание не грешу.

6) Как осуществить подачу строба на смесительный диод? Какие-нибудь идеи? В литературе предлагается просто заводить строб на диод. Но потом очень геморойно обрабатывать добавку, которую он привносит в выборку сигнала.

Буду благодарен за любую информацию, ссылки на источники, литературу и т.д.

Фирмачи как-то добиваются идеально ровной КСВ на уровне 1 в огромной полосе. Как - полная загадка. Даже если это интегральные вещи - в чем фишка?

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Допустим... а помoделировать, хотя бы на CST. Некоторые вопросы и отпадут.
И почему от 0-40 а не 1-15 или хотя бы 1-30. ИМХО типично волноводные конструкции, ну и полоса в пределах ПП волновода.

Я считаю, форум - для того, чтобы спрашивать: кто-то ответит, вопросы и отпадут. Передача знаний - не есть ли эффективный способ обучения, или следует каждому самостоятельно и заново изобретать каменный топор? Если никто не знает, конечно, придется моделировать...

Боюсь, волноводные конструкции у меня неприменимы ввиду нетехнологичности, дороговизны и больших проблем с производством. Я проделываю переработку и улучшение имеющейся технологии.

+1
Знают но не скажут

Читаем - Форум разработчиков электроники, а не форум студентов с их вопросами и преподавателей электроники с их ответами. Знающие разработчики электроники обсуждают программы, проекты и тп. Каждому студенту самостоятельно нужно изучить дисциплину и задавать проф. вопросы. Иначе даже каменный топор не изобретёте. Лучше помоделируйте, закрепите знания, освоите программу.

потому, что короткозамкнутый шлейф имеет комплексное сопротивление (которым является оставшийся полосок), зависящее от частоты, которое Вы через резистор подсоединяете к своей полосковой линии. Соответственно, вместо согласования имеете отражение. Чем короче шлейф, тем с более высоких частот "ощущается" влияние (вернее сказать, эффект зависит от соотношения длины волны и длины шлейфа). А так как частоты очень серьезные (40 ГГц !!! посчитайте ка длину волны, да разделите еще на корень из эпсилон), то получаете то, что получаете.
Советую для начала все-таки почитать чего-нибудь по цепям СВЧ (хоть того же Фельдштейна), но поскольку частоты достаточно серьезные одними "классиками" Вы не обойдетесь.

40 ГГц не на кристалле- это вряд ли возможно, вернее, на границе. Чем строб-сигнал формируете? DNZ или NLTL? Или используется смеситель с оптическим гетеродином (фемтосекундный лазер)?
Как простенький пример строб-смесителя, доступный для повторения на студенческой лабе см аттач.

девайс на 40 гиг - правильная задачка для новичка

судя по вопросам, ТС просто не знает, что существуют стоячие волны, и что такое вообще согласование.
перед чтением какой-либо книги Фельдштейна желательно почитать что-нибудь уж очень основополагающее, где эти понятия показаны "на пальцах". например,
Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Том I. "Высшая школа". 1970 (можно найти в сети),
Глава 1 Введение, п.1.1. Особенности диапазоана сверхвысоких частот.
Глава 7 Стоячие волны и согласование.
и уже потом добиваться в "идеально ровной КСВ на уровне 1 в огромной полосе".
кстати, даже у такого прибора как "согласованная нагрузка" КСВ обычно пульсирующая и уровень вряд ли лучше 1.05 .

Кстати, при наличии нормальной металлообратоки (токарный и фрезерный станок) проще повторить волноводный смеситель от советских СВЧ частотометров. Смасштабировать его вверх по частоте- СВЧ разъемы поставить SMA для начала, а потом заменить на 2.92мм или 2.4мм. Волновод по-меньше сделать ( оригинал 16х5,5) только чтобы ДНЗ влазил по высоте. ДНЗ взять что то типа КД524 или еще высокочастотнее. Вот какие диоды применить в качестве смесителя- сказать затрудняюсь- нужна механическая прочность, а современные для поверхностного монтажа раскрошатся легко. Надо какой-то держатель мудрить. Нагрузка на 50 омной линии в этом случае стандартная применяется- согласование рассчитывать ненадо.

и эта штука будет работать от 0 до 40 ГГц?
(у нас тема - сверхширокополосное согласование, а у советских частотомеров был набор
сравнительно узкополосных волноводных смесителей)

Эта штука работает до 18 ГГц. Был вариант до 12 ГГц, но у него абсолютно такие же геометрические размеры. Т.е ограничение по полосе возникало от параметров ДНЗ и диодов смесителя.
Как известно, разъемы 7/3 не работают выше 18 ГГц. Поэтому работоспособность этой конструкции никто выше по частоте не проверял. Но сама идея- генератор строб- импульса в волноводе интересна. А смеситель на двух диодах спокойно работает и на 100 ГГц, только диоды соответствующие нужны и крепеж. Вот с крепежом самая большая проблема-обычно это сапфировая подложка с напыленной на ней структурой для закрепки диодов. Эта подложка вставляется в щель в двух кусках металла, которые после механического стягивания винтами образуют волновод. Это описание на пальцах, а полные чертежи являются коммерческой тайной производителя.
Вот как пример немного из другой оперы- смеситель ALMA с оптическим гетеродином. Фемтосекундные лазерные импульсы по волокну освещают диоды смесителя и открывают их. Тут конечно СВЧ вход волноводный, что ограничивает полосу, но можно сделать и микрокоаксиал.

Искренняя благодарность за ссылки на источники и фото их авторам

При моделировании на CST столкнулся с проблемой создания модели 50-омного резистора с распределенными параметрами. Пока этот вопрос не решен. Есть материал, которому можно задать свойства (если правильно помню, проводимость, мю и др.), но при моделировании получается полная ерунда, не соответствующая опыту. При использовании lumped резистора видно, как поле "стекается" в точку соединения с полоском и "вытекает" после резистора. Результат получается также плачевный. Модель смесительного диода в виде двух точечных емкостей тоже, мягко говоря, далека от идеала.

Строб формируется пока что на ДНЗ. 2Д528 или MMDB30-B11.
Пока что удалось добиться КСВ не более 1.5 в полосе 0.01-40ГГц, нужно лучше. Измерения относительно калибровки на согласованной нагрузке Agilent в тракте 2.4.

Остаются и вопросы стробирования. Я читал про такие способы подачи строба:
- заведение разнополярных импульсов прямо на диоды;
- смещение диодов в поле излучающей щели;
- открытие диодов световым потоком;
С первыми двумя понятно. Какие особенности с оптикой помимо самого лазера? Идет применение каких-то специальных фоточувствительных диодов или возможно применение обычных смесительных Шоттки с подачей фотопотока необходимой мощности на переход? Как осуществляется временная задержка импульсов? Что почитать?

Пикосекондлабз вобще извратились:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Как работает сие изобретение и зачем там Step Generator 70mV - я так и не понял. В чем вобще великий смысл использования импульсного лазера, чтобы потом все равно заводить на диоды электрические импульсы стробирования?

ЛЮБЫЕ фото внутренней структуры смесителей будут полезны! Даже, пускай, волноводных. У кого есть - не пожалейте, может, наведет на какую-то мысль, решение.

P.S.: Уважаемые "знающие"! Видно, что бить в клавиши вам не лень. Но если нечего сказать по делу, не засоряем тему. Вместе с тем - еще раз спасибо форумчанам, кто тратит свое время для ответа на вопрос. Читать название форума умеем. Задача не учебная. Топик актуален.

Попробуйте моделировать тонкопленочный резистор на трубчатом керамическом каркасе в конусном или экспоненциальном переходе. Диаметр трубки резистора возьмите равным диаметру внутреннего проводника коаксиальной линии. Или сделайте плавный переход на диаметр резистора. Конус вокруг резистора согласован с нарастанием сопротивления нагрузки вдоль резистора.


Фемтосекундные лазера- отдельный большой раздел науки. Обращайтесь к специалисту или купите готовый модуль. Извращения с разнесением оптически управляемого генератора строб-импульса и смесительного диода вызваны тем, что пока несуществует смесительных диодов с встроенным фотоприемником (вернее они в разработке). Обычный смесительный диод тоже работает как фотосмеситель, но электродная структура сильно затеняет свет, из за переотражений света быдает двойное- тройное открытие диода, высасывание носителей из диода после оконания импульса лазера тоже желательно организовать активное- сам диод так быстро как хотелось бы закрываться не умеет (хотя и Шоттки).
С другой стороны схема Pikosecond lab - это схема для характеризации смесителя, т.е в ней есть и генератор исследуемого импульса, и генератор строб-импульс с регулируемой задержкой.

Если Вы об этом
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
то у меня полосковая структура, коаксиальные согласованные нагрузки не подойдут.

По поводу рассасывания носителей: мы ведь всегда прилагаем обратное смещение к диодам, чтобы задействовать только самую узкую верхушку строб-импульса и в то же время не допускать детектирование диодами проходящего в линии сигнала - так что по идее с рассасыванием зарядов проблем быть не должно.

Нашел такую интересную вещь у Хотите-не-хотите:
http://www.hittite.com/products/index.html/category/290
есть идея поставить такой аттенюатор перед или вместо (тогда несколько) нагрузки (которая у меня в виде смд-резистора).
Мнения?

И еще. У Southwest Microwave есть интересная брошюра насчет микрополосковых и копланарных линий:
http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&am...b5A&cad=rjt
где они пишут, что оптимизированная GCPWG линия имеет лучший КСВ, чем аналогичная микрополосковая линия на той же подложке.

Да, обычно так и есть.
По поводу моделирования резистора. Моделировал СМД резистор в ADS Momentum задавая погонное сопротивление металла. Работает отменно.
Убедись что ты верно задаешь параметры материала в CST. Тебе обычно только нужно задать проводимость. Тоже учти что паразитные параметры корпуса будут очень сильно влиять на общие параметры резистора, и (в зависимости от размеров корпуса) выше 10 ГГц он может повести себя совсем как не резистор.
Протестируй на низких частотах сначала.

Отдельное спасибо khach за фотографии.

Об этом я подумал. Делал иначе: обрезал полосок посередине, в этом месте сверлил отверстие и впаивал резистор так, что сверху он был подсоединен к полоску, а снизу - к земляному полигону. Получал тот же плохой КСВ.

2 VitaliyZ:

Делал так: брал готовый смеситель с напыленным тонкопленочным резистором (прямо в продолжение МПЛ, то есть, как по идее должно быть), стирал этот резистор алмазом и припаивал смд 0402 и 0201. И - о чудо! - хотя КСВ изначально не был особенно хорош, он не стал существенно хуже. Возможно, конечно, на высоких частотах почти вся энергия отражалась от предыдущих неоднородностей и до резистора мало что доходило, но тем не менее даже с дискретной терминацией КСВ<=1.5 получен, задача - улучшить результат и решить вопрос стробирования.

Вот по поводу копланарных линий. Хочу попробовать сделать тестовый экземпляр на GCPWG, но почти уверен, что будут проблемы c переотражениямистроба между верхним и нижним земляными полигонами - т.к. сейчас строб наводится щелью, расположенной под полоском МПЛ. Есть другая идея: что если сделать Не grounded копланарную линию (CPWG) с земляными полигонами только на верхнем слое металлизации и подавать строб на щель, образованную верхними земляными полигонами.
Будет ли так работать строб?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Есть, правда, "неуютный" момент - по моим расчетам импеданс такой линии очень сильно зависит от толщины металлизации...

Чтобы улучшить результат, нужно чтобы твои результаты моделирования соответствовали измеренным. Тогда можно доверять модели, и пробовать что-то новое, например ввести неоднородности в линию, чтобы они компенсировали отражение волны от резистора.



Я не совсем понял что это за щель выделенная красным. Не мог бы ты конкретнее описать как работает твой девайс?
На счет не grounded, по идее, тоже должно работать. Не вижу принципиальных проблем, а импеданс будет сильно зависеть от толщины металлизации, если щель CPW линии уж очень маленькая. Есть возможность увеличить щель?

Красным на первом рисунке выделена щель на нижнем слое металлизации МПЛ (черный - top-слой). К ней подводится импульс строба - щель излучает, наводя поле, которое смещает смесительные диоды.

Идея применения CPWG - использовать щель, условно уже имеющуюся в земляном полигоне сверху (точки подведения импульса строба обозначены красным на рис. 2).
Теоретически ширину зазора можно увеличивать, это даже позволит загонять в щель больше энергии. Но тогда диод придется устанавливать не в разрыв линии, а просто присоединяться к последней.

Неужели никто не поможет? Вроде ведь есть на форуме просвещенные умы СВЧ-техники.. =(

Блин, так чем помогать? Непонятно ни какую архитектуру Вы выбрали, ни достигнутые самостоятельно результаты, даже про доступную комплектуху ничего неизвестно. Моделировать семплеры занятие достаточно геморройное- при такой широкополосности найти адектватные модели элементов трудновато будет, а без них результаты моделирования годятся только на диплом :-) .Показывайте свои макеты, результаты обмеров- постараемся подсказать, что подправить можно. Разработка широкополосного семплера производится итеративно, по старинке. Модель конечно в конце концов наваяют, только обычно она начинает адекватно соответствовать реальности, когда семплер уже работает в железе, когда поняты все глюки и заморочки.

Архитектура описана в словах и приведен ее рисунок. Вопрос по моделированию не стоит в принципе: модель все равно будет очень далека от реальности.

Вопрос по использованию зазоров КПЛ в качестве щелевого излучателя: будет ли так щель излучать (последний рисунок, справа). Понятно, что как-то излучает и гвоздь=) Вопрос эффективности в сравнении с обычной щелью в полигоне, расположенной не вокруг диодов, а под ними (тот же рисунок, слева). Какие вобще там эффекты могут быть? Это же не просто щель, а щель, в которой посередине еще расположен проводник.