Несколько вопросов по практической реализации фильтра на МПЛ.
Рассчитан и смоделирован узкополосный фильтр (ППФ): Fc=6,8 ГГц, dF=5% (300 МГц) по уровню -20 дБ, по топологии лестничного типа 5-го и 7-го порядка. Подложка - RO4003 h=0,203 мм. Очень маленькие зазоры между полосками (d=0,15...0,2 мм) требуют изготовления ПП по 5-му классу.
Потери на раб. частоте (в центре полосы пропускания) д.б. как можно меньше (в идеале не хуже - 3 дБ)
Вопросы:
1) Где в Питере можно заказать изготовление ПП на Роджерсе по 5-му классу точности? Из известных нам фирм " Резонит" и КПО "ПП" вроде бы только по 4-му классу ПП делают.
2) Есть ли простой способ пересчитать имеющуюся топологию на более толстую подложку, например Rogers h=0,5...0,81 мм с целью увеличения зазоров между соседними полосками до 1 мм без существенного ухудшения потерь в полосе пропускания фильтра? Или это требует отработки полностью новой реализации фильтра, с нуля?
3) У Роджерса в даташите на материал h=0,020" = 0,508 мм - это чистая высота диэлектрика, без учёта высоты слоя меди?
4) Какая вероятность получить после изготовления ПП фильтр со смещением центральной частоты ПП более 50..100 МГц ввиду технологических разбросов (допусков на изготовл. ПП)? Есть ли способы подстройки раб. частоты у фильтров на МПЛ лестничного типа после изготовления?
5) Ваши советы, рекомендации по реализации фильтра?

Рисунок топологии фильтра см. в аттаче
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Уточните полосу пожалуйста? А так считал на Арлоне (Н=0,508 мм, Er=3,37) с полосой 20 МГц у меня получилась 2 порядка. Минимальное расстояние между полосками 1.2 мм

Если нужно будет могу рассчитать вы только напишите подробные параметры фильтра.

4) Какая вероятность получить после изготовления ПП фильтр со смещением центральной частоты ПП более 50..100 МГц ввиду технологических разбросов (допусков на изготовл. ПП)? Есть ли способы подстройки раб. частоты у фильтров на МПЛ лестничного типа после изготовления?

На таких частотах вряд ли получится настроить Все зависит от станка и точности изготовления. Я считал подобный фильтр на программе ADS, различие между результатом полученной программе и реальным фильтром, оказалось только в потери в полосе пропускания. Она получилась реально больше на 3 дБ. А резонанс фильтра и другие характеристики повторились с полученными результатами на программе

Отвечу на 4 пункт. Вероятность будет определятся вашими технологическими допусками. Не зная их, оценить сложно. Но даже на нашем заводе (с устаревшей технологией производства ПП) получить смещение на 50-100 МГц маловероятно (если расчёт верен). Подстраиваются фильтры элементарно: кусочками с вашим материалом (только удалите медь с обоих сторон). Прикладывая в разные места на дорожки (следовательно меняя емкость) можно двигать незначительно двигать "пик" и "играть" с затуханием. Или наоборот, накатывая индиевую фольгу на дорожки.

Потери в полосе пропускания будут меньше при увеличении толщины подложки и ширины резонаторов соответственно .
Но правда, с увеличением толщины подложки надо будет выше поднимать и крышку (экран) если такая предполагается.


Заказать можно, наверное, практически везде. Но только изготавливать все равно будут либо в Китае или Израиле или еще где-нибудь.
Насколько я знаю, ЗАО "Компри-М www.comprie-m.ru. обещают 5-тый класс точности.


Да, в принципе вы можете отмасштабировоть исходную топологию в соответствующее число раз. Увеличиваете зазоры и ширину проводников, но только если диэл.пост. материала останется такой же. Результаты расчета можно взять за основу. Потом небольшая оптимизация и все.


Вроде как, да.


Достаточно высокая, если делаете в первые на новом производстве. Технологические допуска не дадут такого смещения частоты. Вопрос в расчете, чем считаете, что учитываете. И насколько параметры материала подложки соответствую заложенным при расчете. В соседней ветке обсуждался вопрос расхождения реальных характеристик и расчетных http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=74117.

Для настройки можно заложить дополнительные элементы. У каждого резонатора на расстоянии 0,1 мм от края с шириной полоска Х 0,1мм. Которые могут быть подключены при необходимости сдвинуть характеристику вниз.
Индий к такому материалу пристает плохо (в отличии от поликора), поэтому, как уже сказано выше, можно использовать кусочки самого материала или другой ВЧ керамики.

Мы собственно так и пробовали, отмасштабировать, как вы говорите. На подложке h=0,8 мм. В результате частотка фильтра полностью развалилась и перестала быть похожа на исходную АЧХ фильтра вообще ). Я мог допустить т где-то грубую ошибку, которую не заметил. Если бросится в глаза (см. картинку), напишите.
Моделирование проводилось в CST.
На рисунке топологии все размеры линий увеличины в 4 раза по ширине и неизменные по длине
Частотка скорее напоминает прямую линию чем АЧХ фильтра (см рис.1 и 2)
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла



Ну если поможете пересчитать топологию фильтра на Роджерс R4003C (Н=0,508 mm или Н=0,813 mm, Er=3,55), буду весьма признателен)
Параметры такие: Fc=6830 MHz, при отстройке от Fc dF=+/-150 MHz подавление должно быть около -20 дБ.
Файл проекта могу сбросить в личку
Частотка у исходного фильтра такая (см. рис.)
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Не стоит говорить о классах изготовления ПП применительно к СВЧ плате.
СВЧ плата -это не печатная плата, технологии их изготовления весьма близкие, но это не одно и тоже.
Хотя великое множество СВЧ плат могут быть изготовлены по технологии печатных плат.
Технология изготовления СВЧ плат -это прецизионная фотолитография, для неё указанный Вами зазор 0.15...0.2 мм -очень большой.
Методами этой самой прецезионной фотолитографии достаточно легко сделать зазор 30 микрон, если постараться, можно сделать и 10.
Но: для таких СВЧ устройств, как узкополосные фильтры, необходимо применять специальные материалы, прежде всего известный Вам поликор (керамика). И соответствующие техпроцессы: вакуумное напыление и т.д.
На т.н. "мягких" диэлектриках такие фильтру лучше не делать: характеристики будут нестабильны, потери большие, настройка трудоёмкой.
Кстати, даже с использованием поликора изготовление столь узкополосного фильтра на указанных частотах требует весьма стабильного технологического процесса.

Попробовал рассчитать данный фильтр на вашем материале вот что получилось (см рис). Вред ли она будет работать в реале т.к полоса узкая расстояние между полосками большие. Считал на 2 ГГц потери в реале в полосе получаются большие. Я думаю результаты в полосе не сходится из за того что я не учитываю тангенс угла потерь в материале. Советую вам применить фильтр на тонких шпильках. Если время будет попробую пересчитать вам данный фильтр на вашу частоту.




Считал на ADSсе

Учет потерь при расчете фильтров с подобными характеристиками обязателен.


Надо рассмотреть другие (не технические) условия: количество требуемых фильтров, цена каждого дБ потерь в полосе пропускания и каждого десятка дБ в полосе заграждения (некоторые разработчики забывают, что фильтр ставится для получения требуемого заграждения в определённых диапазонах частот, а не для получения низких потерь в полосе пропускания).
Если нужен т.н. "качественный" фильтр в единичных количествах -лучше поступить честно: разработать волноводный фильтр, будем иметь десятые доли дБ в полосе пропускания и коэффициент прямоугольноскти, максимально близкий к единице.
Если надо множество дешёвых фильтров, тогда - в печатном исполнении, но потери будут 3..5 дБ, заграждение -минимальное и вообще -характерестики ниже средних.

Я согласен, только на данный материал значения тангенса угла потерь был не указан автором.

RO4003C e=3.55, tan@=0.0027

Потери в полосе пропускания д.б. минимальные, желат. не хуже -3 дБ

Сейчас в России можно свободно купить аналог российского ФАФа - F4BM220, -225,-300,-350.
У него диэлектрическая проницаемость -от 2.2, тангенс угла потерь -1х10-3.(!)
Выпускается толщиной от 0.25 до 5 мм.
Компания "Полимер" (Перьмь) недавно рассылала свою рекламу потребителям ФАФа.
Если уж делать Ваш фильтр в печатном исполнении, то на подобном материале, тогда можно будет получить потери около 3 дБ.
Ну и скажу своё мнение: RO - это материал для массовых СВЧ конструкций с невысокими требованиями по потерям, т.е. для таких устройств, параметры которых определяют не характеристики подложки, а характеристики навесных элементов.

Если Вам надо единичное количество хороших фильтров и требования к размерам не очень критичны -используйте прямоугольный волновод. В конечном итоге это будет дешевле.

Прикинул конструкцию вонлноводного фильтра:
-волновод WR-137 или наш 35х15;
-конструкция: вдоль продольной оси волновода установлены четыре круглые перемычки, которые запаиваются на широких сторонах волновода;;
-их диаметры : 1.31 мм (крайние), 4.94 мм (средние);
-расстояния между перемычками: 24.4, 27.5, 24.4 мм.
-КВП должны быть единой конструкцией с фильтром, выход сразу на СРГ-50-751ФВ;
-тогда общие габариты фильтра будут примерно 100х35х15 (без соединителей).
-это не намного больше модуля фильтра в печатном исполнении при несравнимо более высоком качестве и прекрасной технологичности.
Недавно "на коленке" сделал подобный фильтр на более высокие частоты и более узкополосный: потери получились около 0.2 дБ (это был чисто латунный волновод 23х10 мм, без серебрения), затухание в нужной мне полосе более 70 дБ, КСВн в ПП -не хуже 1.3 на краях.

Спасибо!
Волноводный фильтр- это конечно здорово, но тут вот люди как раз хотели уйти от волноводов, из-за габаритов - перейти на МПЛ. Продукция - в небольших (единичных) количествах.
Но в любом случае, информация очень полезная, спасибо!
А на встречных стержнях такие фильтры на такие частоты кто-нибудь делал?

На запредельном волноводе можно попробывать. Габариты меньше будут по сравнению с классическим волноводным фильтром. Потери несколько больше. К тому же, длину фильтра можно сократить на 20-40% (зависит от выбранного сечения запредельного волновода, к примеру 20х10 мм). Если есть интерес, могу быстро прикинуть (начальные данные для оптимизации). Вх/вых связь придётся с нуля подбирать, т.к. не рассчитывается.
Можно провести синтез combline фильтра с помощью WiComm mWaveWizard.
С уважением, Евгений.

Часто встречаю в западном коммуникационном оборудовании керамические планарные фильтры, припаянные прямо на подложку роджерса. Притом, менее ответственные (или более широкополосные) фильтры сделаны прямо на роджерсе на той же плате.
Хотелось бы использовать нечто подобное для прототипирования или мелкосерийки.
Подскажите пожалуйста, какая фирма продает керамические подложки с металлизацией и вменяемой химией для травления? Типа как когда-то можно было заказать поликоровые подложки со сплошной металлизацией и самому ваять на них топологию.

Не так это просто.
По такой технологии делаются печатные платы, но не СВЧ платы.
Сама технология создания более-менее сложного СВЧ устройства на керамике предусматривает проведение нескольких фотолитографий. Если предусмотрено использование СВЧ резисторов, тогда необходимо напыление адгезионного (резистивного) слоя с определённым (нужным) значением удельного сопротивления, иногда этих слоёв может быть несколько.
Кроме того, минимальные и гарантированные зазоры , да и вообще точную топологию можно получить только на тонких напылённых слоях, далее надо наращивать проводящий слой до нужной толщины.
Другими словами, без специальной технологии не обойтись.
А на предварительно металлизированной керамике можно, наверное, сделать какие-либо простенькие устройства.
Но простенькие устройства проще сделать на "мягких" диэлектриках, без технологических сложностей.
В своё время я пытался воплотить в жизнь эту идею: предварительная металлизация поликора с разным адгезионным слоем.
Выяснилась неожиданная проблема: долго такие платы хранить (даже в эксикаторе) нельзя.

Ну интерес в общем-то есть, но провести оптимизацию такого узла или смоделировать его в CST или в HFSS я не смогу- недостаточно знаний и навыков ). Так что возможно что таким эскизным расчётом я просто не смогу воспользоваться)

Имхо это авантюра, слегка. Хотя химия не сложна. Описана в Вольмане хорошо. Я думаю, к иностранным материалам применима.
Ищется в гугле по "metallized ceramics" или "metallized alumina", например
http://www2.ceramtec.com/brochures/electronics/c6/index.cfm или вообще
http://www.thomasnet.com/products/metalliz...13070602-1.html
При покрытии фосфатным золотом с антидиффузионным подслоем, например, полмикрона хрома между медью и золотом, может храниться годами. Пару месяцев назад использовал фильтр, напыленный и покрытый золотом лет 20 назад - работает и паяется, как новый. Но процесс должен быть без перерывов - несколько раз золото не получалось нанести в течение месяца - фильтры вместо 3дБ имели 8дБ потерь. С цитратным золотом и без подслоя хуже. Например, без подслоя сквозь 2мкм золота медь вылазит уже через год - начинает чернеть и хуже паяться. Какое они золото используют - фиг знает, быстрей всего золото-кобальт или золото-никель.

Результаты на картинках, а размеры можно снять с модели.
С уважением, Евгений.

sorry, ошибся с именем архива тчк

Уважаемый Евгений!
Ваш проект у меня не открывается в CST 2009.
Вы какой версией CST пользуетесь?
Спасибо

2010
stl файл прикрепил.
С уважением, Евгений.

Полоса пропускания великовата.
Нам бы поуже раза в 2

Не понял, а как же ИД?

Выясняется, что 300 МГц это не полоса пропускания по уровню insertion loss -20 дБ (КСВ=1,22).
Т.е. -20 дБ это затухание на частотах Fc=6,8-0,15 ГГц, Fc=6,8+0,15 ГГц?
В таком случае, я могу Вам помочь только своим проектом (mWaveWizard). Всё когда-то в первый раз происходит.
С уважением, Евгений.
P.S. Форумчанин A11 аналогично понял Ваши ИД на фильтр. Потому то он и писал, что ...некоторые разработчики забывают, что фильтр ставится для получения требуемого заграждения в определённых диапазонах частот, а не для получения низких потерь в полосе пропускания...

Если внимательно почитать документацию - выясняется, что у Rogers 4003 максимальный разброс диэлектрической проницаемости 5%. Это согласуется с моими результатами изготовления фильтра. Или подстраивать, или пересчитывать вторую итерацию фильтра под конкретную партию материала.

Да, действительно, - некорректно сформулированное ТЗ на фильтр.
Подразумевалось - именно уровень подавления (S21) при отстройке на частотах +- 150 МГц от центральной.
Он должен быть не хуже -20 дБ.
Особых требований к коэф-ту прямоугольности АЧХ не предъявляется.
Прошу принять мои извенения за неграмотную формулировку.

Понятно.
Всётаки какова полоса пропускания?
При полосе пропускания 150 МГц, на мой взгляд, нет смысла в увеличении числа резонаторов (более 5; расчетное затухание ~25 дБ, т.е. с запасом около 5 дБ).
Вас вцелом характеристики, ориентировочные габариты фильтра устраивают?
С уважением, Евгений.

Жёстких требований к полосе пропускания нет.
Критична именно точная настройка фильтра на центральную частоту Fc=6,835 GHz. Паразитные гармоники (гребёнку) надо понемногу давить уже при отстройке +-80 МГц от центра, поэтому полоса 150 МГц вполне приемлема, увеличивать порядок фильтра выше 5-го особого смысла нет.
Характеристики фильтра в целом более чем устраивают, но пока продолжаем прорабатывать варианты реализации на МПЛ, так как для нашего производства изготавливать такие волноводные фильтры может оказаться проблематично.
Интересует также аналогичный фильтр на частоту 9,19 ГГц.
Спасибо за помощь!
С уважением, Алексей

Фильтр на Fc=6,835 GHz постараюсь пересчитать в первой половине следующей недели.
Вторым фильтром однозначно не буду заниматься, т.к. лично мне не понятно как Вы будете изготавливать фильтр (и будете ли), по какой технологии. Я говорю не о сложности изготовления, а о подходе к реализации фильтра (цельная труба сеч. 15х15 мм, фрезерованная ли и пр.).
С уважением, Евгений.

Тогда не тратьте пока зря время.
Если мы и решим делать на волноводе, то скорее всего - только в случае неудачи с фильтром на МПЛ.
В любом случае это будет нескоро. Если что, я Вам напишу.
Спасибо!

Ok