Откуда взялись такие потери? Структура фильтра pseudointerdigital

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

20 дБ, это конечно круто, но у нас были проблемы с покрытием золотом, хоть производители и заявляют толщину 0,1мкм, они реально ее контролировать не могут,или не хотят, и реальная толщина может быть как угодно маленькая и сигнал по сути пойдет по никелю, можно для проверки взять резинку для карандашей и пару раз потереть золотое покрытие, если оно плохое то сразу сотрется.
У нас такие фильтры давали до 7 дб потери.

если покрытие "ENIG" или "Flash gold" то понятно почему.
ибо оно вообще не для этого. их используют только за-ради хорошей паяемости.

скин-слой из никеля - плохой проводник для ваших частот.

Давно всем говорю - надо делать OSP, но почему-то не хотят.
Золото привычнее и красивее.

а что вы хотели получить на толщине 0,1 мкм !!! ?
весь ток в никеле у вас.

Про скин-слой из никеля это всё понятно. Раньше делали на Taconik-е и на duroid-е с таким же покрытием с похожими эпсилон и толщинами на более высокие частоты, но потери были 3,5,7 дБ - но не 20 же??? Откуда взялись 20дБ??? Почему так много???

Это Вы решили подешевле сработать и зашли на Ro4003, думаю. Rogers помню год назад заявил о снятии с производства и высоких потерях. Но запасы таковы, что многим хватит на десятилетия и будет народ мучиться и терять конкретные деньги. На скин можно грешить, но явно не в скине дело. Возьмите полосок и отмоделируйте, этот никель даже без золота и на Ваших частотах все будет ОК. А потери этого диэлектрика в 10 раз выше заявленных в даташите.

ключевая фраза "на более высокие частоты".
Выше частота - тоньше скинслой.

А сколько получалось в расчетах на этот фильтр?

Рассуждаете о великом, о скин слоях, но блин. А почему у Вас прибор не откаллиброван? Вы хоть на проход сделайте калибровку.. И как Вы подключались?
Всяко может быть, может прибор подпаленый или от заводской калибровки по портам уже ничего не осталось или сбилось.
Первым делом калибровка.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Для определения порядка потерь с точностью несколько децибел, и оценки попадания фильтра в полосу калибровка не необходима, поэтому просто не заморачивались, по причине более масштабной засады с потерями.


Test Fixture под МПЛ. Старенькая, но кусок чистой МПЛ, вырезанный из другой платы, дает на этих частотах децибела полтора, так что она исправна.


Тьфу на вас Этот прибор стоит как небольшая однушка в Москве. Нет, прибор безусловно исправен - см. выше тест МПЛ. Да и другие фильтры мы на нем смотрели, резултаты адекватные.


Согласен, что для корректных измерений калибровка необходима; однако в данном случае лишних 15 децибел потерь ее отсутствие дать никак не может.

Где можно прочитать про то что заявил Rogers? (снятие с производства,высокие потери и большие потери в диэлектрике)

Источники не сохраняю. Поройтесь, найдете. А проще напишите на тот же Роджерс и они вам все подтвердят. Еще проще возьмите полосок на 4003 и измерьте потери, очень удивитесь.

Делал усилители на RO4003 до 3 ГГц, все нормально. А вот усилитель на 6 ГГц начинает гудеть на этом материале, на эвалюшене не гудит.

Бред не надо нести с уверенным видом.
Этот ламинат по прежнему выпускается и продается.
Лично я его использовал до 20-22 ГГц и никаких особенных потерь не видел.
Если и было такое заявление, возможно это о браке отдельной партии.

Измеренные потери 4003 хуже FR4 (0.02). А из этой же партии 4350 соответствует заявленным.
Я не ленился выяснять отношения с компанией и получил подтверждение, а еще массу объяснений как они меряют и почему пишут 0.0027. Давно было, не сохранил переписку. А применять можете на 22 и 220, я представляю какой отстой на выходе.

Ну конечно, все врут и только вы умеете измерять потери в линии
https://www.rogerscorp.com/documents/756/ac...r-Materials.pdf

Микрофото края полоска покажите и микрошлиф разреза по полоску. Есть подозрение что или край полоска "волохатый" или никель поликристаллический зернами лежит.

Бред какой то. У микрополосковой линии ток течет в основном по внутренней стороне, там где максимальное электричесское поле. Отсюда покрытие золотом ОК. А подслой палладий или никель влияет на пайку и черные пятна ( примесь серы в никеле ). Золочение сохраняет вид и форму и паябельность. Никто не упомянул толщину субстрата. Для каждой толщины есть оптимальные частоты. А так Roger OK. Проблем не наблюдается. А потери в фильтре, это результат дизайна. Да и материал
называют керамикой и образивность такая, что скальпель оставляет след металла а 4350 помягше будет, поэтому его больше Китайцы любят. Меньше тупит инструмент. FR 4 полярный диэлектрик, сильно изменяется эпсилон в зависимости от частоты и температуры.Фильтра достойного на FR4 даже и на гиг не зделать. А роджер ОК. Так что, весь этот бред звучит по крайней мере наивно. Полная дисквалификация эти вещи надо знать.

Правильно. Покрытие не должно ввлиять на потери.
Здесь неправильно сформулирован исходный вопрос. Непонятно в чем проблема. Либо был посчитан фильтр и не получился. Либо все время делали фильтры по данной топологии и вдруг в новой партии возникли большие потери.

Сейчас разбираемся с той же проблемой. Разработали линейку режекторных фильтров на RO4003C (0.508 mm, покрытие/серебро нанесено сразу на медь) в L-диапазоне, результат получился как на FR4. Добротность резонаторов убита.

"В основном" - это сколько в процентах?



Да, фильтр новый.
Странность в том, что как фильтр он как раз получился, т.е. АЧХ не развалена, форма близка к прямоугольной, подавления за полосой хорошие. Просто вся эта "хорошая" по форме АЧХ сидит минимум на 15 децибел ниже, чем ожидалось. Как будто в измерительную линию включен аттенюатор. Когда потери в фильтре высоки из-за неправильной топологии или неверно выбранного для моделирования материала, он, как правило, прежде всего в полосе рассыпается, ну, по моему скромному опыту.


0,203 - если это важно

С аналогичным дизайном (pseudointerdigital) и таким же образом промоделированые, ранее были выпущены множество фильтров на самые разные частоты, и ранее результаты измерений совпадали с результатами моделирования, ну с некритическими отклонениями. Но те все были серебреными, если мне не изменяет склероз, и на дюроиде.

Вобщем тут или фатальная несовместимость конкретной топологии и конкретного материала, или же всё-таки потери в диэлектрике/покрытии...

Что вы тут шумите про никель и скин слой? В полоске ток по обратной стороне течет в основном - а там только медь, по крйне мере должна быть! Даже если часть тока течет в никеле, то дополнительные потери составят десятые доли, но ни как не в разы. Тем более ток склонен выбирать путь наименьшего сопротивления - то есть по меди по обратной стороне.
Пробовал шкуркой счищать и золото и некель - разницы ни какой.
Я год назад точно такую тему тут открыл. У меня потери в 4003 получились тоже как в FR4. Тогда тут тоже обсуждали скин слой в никеле, а до настоящей причины не докопались.
Я разбираться не стал, просто решил больше никогда не применять 4003.

Ну правильно говорят - вы сначала откалибруйте прибор. Это вам даст в зависимости от измерительных кабелей 6- 10 дб.

Уже будет проще, потери в фильтре станут 10- 12 дб.

Далее, для такого фильтра с полосой 200 МГц (считается узкополосным) потери в 6-10 дб это нормально.

Далее - такой фильтр трудно получить хорошим с первой итерации.
Он может быть расстроен у вас, но при этом у него КСВ по входу и по выходу будет замечательное, потому что в основном определяется оно входным и выходным звеном - это первое. Второе вся мощность может уходить тупо на излучение. Это вариант, когда входные и выходные контуры настроены правильно, а остальные звенья расстроены.При этом вся моща. которая не поглотилась в диэлектрике, уходит в воздух.

Далее, если вы делаете фильтр на материале толщиной 0.1 мм, то потери будут больше, по сравнению с материалом 0.5 мм и не важно роджерс это 4003 или 4350.

Может еще чего забыл, сразу так и не вспомню. Там много подводных камней.

А материал, скорее всего, здесь ни при чем! Хотя сталкивался с повышенными потерями в роджерсе 4350 китайского производства, но это 0.5-1 дб к реальным потерям!

Отрезок МПЛ в той же оснастке с теми же кабелями на этих же частотах дает 3 дБ, кабели напрямую - 1,5 дБ, так что нет.


Расчетные были меньше 3 дБ. И ранее результаты моделирования были адекватны результатам измерения.


Да, но форма АЧХ вполне приличная, что говорит о довольно точном попадании всех резонаторов в частоты.


Экран на результаты измерений мало влияет, хотя и его честно закладывали в модель.



Да, безусловно, но в модели естественно была заложена честная толщина.




Хорошо бы если так, но у нас ведь не полосок. Связи между резонаторами боковые, часть поля замыкается через диэлектрик, а часть - по воздуху. Поскольку эпсилон диэлектрика невелика, поле "втягивает" в него не так сильно, как на поликоре с его десяткой. И получается, что по торцам резонаторов и по их верхней поверхности все токи текут в никеле...

Отлично, тогда напишите в чем моделируете фильтр, какой толщина плата, сколько у фильтра звеньев.
И вообще, чтобы далее была пища для размышления, не плохо было бы геометрические размеры фильтра. Мне с трудом вериться, что у вас потери порядка 3 дб должны быть.
С удовольствием сам поиграюсь вашим фильтром.

Причем здесь калибровка прибора и рассчет фильтра? Автор навереняка не первый раз прибором пользуется и не первый фильтр проектирует. Проблемы с 4003 возникли у многих, более того, я не знаю ни кого у кого их не возникло.



Даже если половина тока затекает наверх полоска и попадает в никель это не может увеличить потери в разы, а результат именно таков!
Повторюсь, что я сошкуривал никель сверху и соскабливал с торцов резонаторов - никакой разницы.

Я отказался от 4003, но проблему считаю атуальной поскольку с подобным можно столкнуться в дальнейшем с другими материалами.

Ну тогда потери в роджерсе проверяются просто, делается линия 50-Ом у того же производителя и промеряется. Если потери большие ( по вашему больше 10 дб, что для меня невероятно, в моей практике такого не было) значит материал виноват и больше не о чем разговаривать.

Я специально проверял потери в роджерсе 4003 и 4350, могу выложить даже фото плат. Так вот большой разницы в потерях не обнаружил. Заказывались платы в Микролите.

Я вижу здесь концептуальные вещи, не может быть у микрополоскового фильтра на 8 ГГц с полосой 200 МГц и потери 3 дб.




Экраном, излученную мощность, не поймать!!!! Поэтом конечно экран никак не поможет.

Ну а по форме АЧХ тяжело сказать настроены или расстроены резонаторы. Там вся фишка в том, что в узкополосном фильтре связи между звеньями слабые и их расстройку сложно увидеть на АЧХ.

Статья про ваш фильтр 3.6 ГГц полоса больше 600 МГц


Вот статья про ваш фильтр частота 3.6 ГГц полоса больше 600 МГц, потери 3 дб, вот это похоже на правду. При этом это двухзвенный фильтр.

Вы уверенны что у Вас получились сравнимые потери в 4003 и 4350? Моя практика, и опыт соседей по цеху говорит об обратном - различие почти в 3 раза в пользу 4350. Я пытался разными методами мерить потери: по затуханию в полоске и по добротности открытого резонатора. Результат примерно один - тангенс для 4003 получается аж 0.015. В 4350 потери более-менее согласуются со спецификацией. Я промерял 4003 0,2мм, из разных партий.

Фильтр с такой полосой с затуханиепм 3 дБ, дейстивительно, не получится. Но и 20 дБ потерь в таком фильтре быть не должно, если он не на FR4 (смеха ради).

8 mil OK я на 40Гиг делал фронтенд. Получил шум по входу 5-6dB. C круткой ничего такого не получилось бы.
А проценты пропорционально полю. При хорошем согласовании -15 - 20dB прим 80-90%

исследования реальных потерь в СВЧ материалах, с учетом анизотропии - что особенно интересно.
http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/10352.pdf
Как легко видеть, никаких "диких потерь" в роджерсе нет.
К тому же, постоянные сравнения с FR4 просто безграмотны.
Потери в стеклотекстолите растут примерно до 3-4 ГГц, а потом резко уменьшаются.
Поэтому, как ни странно, FR4 вполне можно использовать до 20 ГГц а может быть и выше.
Некоторые наши СВЧ антенны сделаны на обычном стеклотекстолите.

Ели посмотреть на четвёртый график топикстартера (S21 в полое 26 ГГц) , то можно видеть что паразитная полоса пропускания (14ГГц) на 5 дБ выше !! О чем это может говорить?
Если предположить что по причине брака медь - 0.1 мкм (или чуть толще/тоньше), никель 5 мкм (никель к стати ферромагнетик!), золото - 0,1 мкм, то из-за пресловутого скин слоя можно и увидеть такую картину. Выше частота - меньше скин! Т.е. получается в вашем случае для 14 ГГц условия прохождения сигнала лучше на 5 дБ, чем на 7ГГц.

Выложите модель вашего фильтра. С удовольствием бы поковырял его в HFSS.

Специально для вас, промерил с утра старые платки. Вот фотки.

Первый график это сравнение потерь в 50_Ом линии на RO4003 0.305 и RO4003 0.508 ( в качестве факультатива объясните качественно, почему потери в RO4003 0.305. больше, чем в RO4003 0.508) . Второй - это сравнение потерь в 50_Ом линии на RO4003 0.508 и RO4350 0.508. Видно, что потери в RO4003 и RO4350 практически не отличаются на 4-10 ГГц, если очень хорошо присмотреться, то у RO4003 чуть меньше.

Да и вот статья, которая вдохновила на проверку потерь, может вам поможет. В тестовых платах использовались те жи разъемы, что и в статье.
Статья

Расчёт

полосно-пропускающий фильтр на arlon clte-xt

Верхние 4ре картинки это я так понимаю расчет многострадального фильтра?
Если это так , то ваш фильтр не настроен (по частоте сдвинут на 400 МГц !!! )
Измеренная полоса пропускания намного меньше чем расчетная! (тут уже индием не поможешь скорее всего, потому как связь слабая в макете получилась - зазор большой, подтрав)

А нижние две вы предоставили чтобы показать что все ок бывает?
Только фильтры очень разные... в первом варианте фильтра зазор очень маленький и возможна большая ошибка из-за не учета краевых емкостей (надо 3Dрасчет).
а ещё частоты очень разные у фильтров - опять же скин ))

Выложите модель фильтра в STEP или SAT

Верхние 4ре картинки это расчет многострадального фильтра.
По каким признакам Вы определили, что фильтр не настроен? В реальности фильтры часто уходят по частоте и не попадают в заданную полосу. Связано это может быть с различными причинами. Недотрав и перетрав - одна из них! Да действительно полоса уже - причины могут быть теми же! Это и так всё понятно Дело не в этом.
Нижние две предоставил, чтобы показать что все ок бывает
Фильтры очень разные - "спасибо" за очевидный комментарий. Расчёт 3D - будьте внимательнее (я обвёл зелёным) !!!

Судя по картинкам ваш фильтр не только не настроен, он просто не получился. Необходим действительно моделирование в CST или HFSS. Вам повезло, что первый фильтр совпал без 3D моделирования. Так считать фильтры нельзя. Для точного расчета всегда надо выполнять 3D моделирование.

А по вашему фильтру я попробовал найти инфу в инете. И реализации его выше 4 ГГц ни одной не нашел, думаю, что на высоких частотах он просто не работает, но наверняка утверждать не могу.

Все таки просчитайте его в HFSS.

Я обычно считаю фильтры так: первое - это синтез, ну скажем в генезисе или в Filter solutions (например). Далее это построение его ADS или том же Генезисе и проверка какие элементы фильтра на какие параметры АЧХ влияют (здесь много можно узнать интересного про свой фильтр), ну а далее HFSS. И что самое интересное зачастую в HFSS приходиться долго подстраивать синтезированный фильтр, чтобы получить то что хотелось.

Уважаемый Prostograf - я ещё раз повторяю - будьте внимательнее - моделирование происходило в CST - обведено зелёным!!!

Может я чего-то не понимаю, но график на CST не похож. Может вы путаете CST с ADS.

То что обведено зелёным лично мне даёт лишь информацию о том что был произведёт EM анализ, а был ли он 3D или 2D мне не известно.
Но по второй картинке я предположил что это 2D (очень похоже), возможно какой-нить метод моментов (не работал в CST лет 10 и могу ошибаться).
Если все же 3D, то расчет крайне не точный , так как ошибиться на 400 МГц это просто ...нет слов как плохо. Правда может быть дело в неточности изготовления ППФ.

"Дело не в этом" - ну а в чем же ?
"Фильтры очень разные - "спасибо" за очевидный комментарий" - комментарий мой вы совсем не поняли, ну что ж разжёвывать не буду, оставайтесь в неведении

P.S. Дайте модель и узнаем правду.
А без неё нет смыла вам что то доказывать.

Уважаемый Prostograf - так лучше? Если Вам не сложно - объясните мне разницу между графиком AWR и CST ? Может быть Вы что-то путаете???

HFSS а какие 2D анализы Вы знаете? Может быть приведёте примеры? И с чего это вдруг Вы предположили что по второй картинке можно сделать вывод о том что это 2D ? Если уж Вы говорите, что расчёт крайне не точный - то не потрудитесь объяснить ПОЧЕМУ И что же я должен был понять из Вашего комментария "Фильтры очень разные " ? - останусь в неведении


Может быть так поверите что это Full-3D

Так поверим... На бочку модель тогда!!! Будем думать... И еще, где заказывали платы?

А что Вам даст модель на бочке??? Не понимаю!!! Получите то же самое что и у меня. Без проблем - скину, только dxf flat - не получается скинуть Как зацепить .emp файл ?


пришагали они из Fastprint наших узеньких друзей

Quality Compliance может быть ещё???

Не надо модель. Лень разбираться. Фильтр у вас явно не получился. У него не просто дикие потери (потери в материале здесь точно не виноваты), он просто наглухо расстроен.

Почему? То ли моделирование не верное, то ли огрехи в изготовлении платы.... не очень понятно.

Я когда услышал про 3дб потерь и грешным делом подумал, что у вас полоса 200 МГц, стало интересно. Это эксклюзивный фильтр, можно было бы с ним поковыряться. А теперь я вижу заурядный фильтр с нормальной полосой пропускания и адекватными потерями.

Стало скуш(ч)но... Да и в 3D моделировании я не так силен... HFSS пользуюсь только для расчетов фильтров.

Как бы от Вас и не ожидали ничего, судя по комментариям

для того что бы прикрепить фаилы надо их в архив винрара закинуть потом прикрепить в окне где отправлять сообщения на форум, ограничения 5 Мбайт, если больше закинуть на фаилообменник и ссылку с него на форум.

Видимо Вам повезло больше, и бывает нормальный RO4003 - у меня не работал 4003 0.205. И не надо искать причины в методике измерения, поверьте, не первый раз этим занимаемся. У автора поста тоже не в фильтре проблема - пусьт он кривой на 6 дБ по S11, это не может стать причиной потерь в 20дБ. Есть явная проблема с материалом, а не с рассчетом фильтра.

Вы все время доказываете, какой роджерс плохой - а сами про частоту своих измерений ничего не сказали.
Что сразу же вызывает подозрения.
И еще нюанс - эти ламинаты выпускаются с толщиной меди от 17 до 70 микрон.
Чем тоньше, тем естественно дешевле.
Почему-то на это никто не обращает внимания.

А разве на более толстой меди не будет хуже точность травления при производстве платы? Я всегда заказываю на 17мкм поэтому. Я ошибаюсь?