Добрый день всем!
Столкнулся с такой задачей: нужно посчитать банальный мост Вилкинсона.
В MWO с ходу не получилось - при схемном расчёте реальные результаты очень далеки от расчётных.
Нужна оптимизация, но опять-таки при работе в MWO нужен "пентагоновский компьютер", потому как ресурсов РС явно не хватает.
Ещё одна проблема в том, что резистор в плечах моста имеет ёмкость около 4 pF между выводами и радиатором. Резистор СВЧ на среднюю мощность, с креплением к радиатору.
Переделали уже кучу мостов, изрезали почти весь материал, а воз и ныне там.
Вопрос такой: каким всё-таки софтом лучше пользоваться для того, чтобы можно было считать ЕМ и схему совместно? При этом чтобы результаты расчёта не были заоблачно далеки от реальности.

Перечитал на эту тему весь форум (до 5-ти утра занимался ликбезом). Однозначного ответа не искал - знаю, что такого нет.
Кто-то рекомендует Sonnet, кто-то CST MWS. В Sonnet-е не нашёл возможности подключит схемные элементы к ЕМ. Есть ли такая возможность в CST MWS? И насколько точно и быстро считает последняя в сравнеии с MWO?

Я не совсем понимаю, в чем проблема. В комплекте MWO есть пример расчета моста Вилкинсона. Если у вас резистор навесной и вы хотите посчитать его с учетом трехмерной конструкции и перемычек, это можно сделать и в самом MWO без супертребований к компьютеру, можно сделать совместног с CST.

а какую мощность собираетесь делить и в каком диапазоне (если не секрет)?
Если нужно маломощное и широкополосное это один вариант (на связанных линиях), если мощное то это уже ближе в волноводам ).
До диапазона 6ГГЦ ставили резисторы размера 0402 и без моделирования хорошо получалось (а если паять резистивным слоем к плате то должно быть еще лучше), если выше то резисторы должны быть выполнены напылением.

ps: порой пару дней над макетом заменяют 3-х недельное моделирование на компе (такое мнение сложилось при разработке смесителей), и дает большее понимание в области СВЧ полей.

Проблема вот в чём: посчитал этот мост при схемном моделировании, вытравили печатку.
Не работает. Проверили параметры на Agilent-е - все параметры выше, симметрии нет.
Мост на частоту 400 МГц. Материал R5857, 2.18мм по диэлектрику.
Добавил Extract, запустил оптимизацию. Может быть что-то в оптимизации не задал или задал не правильно, но при такой скорости оптимизации можно смело дожидаться пенсии.
Компьютер не самый слабый: двухядерный P3.4GHz, 3 Gb оперативки, 1Gb видео.
В общем, заблудился.

Лично не занимался, но при экстракции ведь оптимизация чисто схемотехническая (поправьте, если не так). Это какая же должна быть схема, чтобы оптимизация длилась столь долго? Оптимизировал достаточно большие проекты (до нескольких десятков параметров) - замедление, конечно, чувствуется, но не настолько. На всякий случай проверьте, снят ли флаг Show all iterations в окне оптимизации. Пересчет измерений каждый раз достаточно сильно тормозит процесс.
Насчет моделирования резистора - MWO не дает возможности в EM моделировать непланарные компоненты, так что смотреть нужно в сторону систем 3D EM-моделирования, таких как CST MWS, HFSS и др. Но схемотехники в них нет. Кстати, с какой целью Вам нужно и то и то? Сам я несколько отстранился в последнее время от подобных задач, но помнится Agilent грозился в ADS впихнуть буквально всё - от схемотехники до 3D EM.

Дело в том, что как мне кажется для предварительного моделирования, так сказать наброска, лучше моделировать схему. А затем уже подключать Extract и доводить схему до конца. Но в данной конструкции резистор. который включается в плечи моста имеет конструктивную подложку для крепления к радиатору. Вот тут неприятность и вылазит. У этого резистора между каждым выводом и этой подложкой-радиатором имеется ёмкость порядка 4 pF. В общем, в реальности все характеристики расползаются и без моделирования и расчёта, методом научного тыка ничего не получается.

При столь неидеальном резисторе, возможно, есть смысл просто снять на векторнике его S-матрицу. Дальше банальный EM-расчет/оптимизация в любом MoM'е с подключением полученного четырехполюсника. Личные предпочтения - Sonnet или Momentum.

Резистор такой (во вложении). Нужно сложить мощность двух УМ по 300Вт каждый.
Соответственно мосты на входе и выходе.

В Sonnet практически не работал. Если можно подробнее про оптимизацию в этом софте.

при такой моще (300 Вт) полосковый делитель непомошник (да и узкополосный он еще); какой тип линии используете (если МПЛ то на мощности 1мВт она уже свистит и наводки дает, компланар будет лучше но всему есть предел по передаваемой мощности); 4 пика на землю при такой частоте влиять недолжно.


зы: спорить не буду, может и есть полосковые делители на такую мощность ), вдруг пригодится: http://www.radian.com.ua/product.php?RootC...mp;ProductID=87

вот эти наверное полосковые http://impedvrn.ru/?g5-1

А в схеме Вы ее учитываете или у Вас просто резистор? Лучше представить резистор квазираспределенной схемой, разделив последовательное активное сопротивление и параллельную емкость на несколько составляющих (3-5) - многокаскадный RC-фильтр.

Вопрос только в том, насколько корректны будут эти параметры, если измерялись они при одном конструктивном способе монтажа, а в реальном применении резистор будет устанавиваться по-другому, возможно даже, в другую линию передачи.

Да, линии МПЛ.
Хотелось бы применить именно их.
Ёмкость в 4 пФ действительно на этих частотах не должна влиять, но тем не менее характеристика моста расползается до безобразия.
Может я что-то не так рассчитываю, но при изготовлении тоже получается какая-то билиберда. От большого КСВ до несимметричности плеч. Ничего не могу понять (где собака порылась?).



Да, я поставил две ёмкости по бокам резистора.
Ёмкость каждого в два раза меньше измереной (прибором померяли резистор), т.е. попытался сделать что-нибудь похожее на распределённую ёмкость.

вот еще есть суматор - от входа два резистора по 50 ОМ и на выходы (никаких четвертьволновых отрезков), посмотрите что на модели получится, используем такие (правда частоты около гига и мощности меньше 1 Вт) - линии МПЛ и копланар



---R ---\
|______
|
---R ---/


почти получилось отобразить )


если МПЛ то поместите плечи моста в экран, (из фольги и запаивается на землю, через переходные отв.), но 300 ВТ да на полоске - чет сомнительно, одно дело на анализаторе - у него падающая скорее максимальная 10 мВт, если не будет развязки то таким усилкам должно поплохеть

Это диссипативный делитель, на этих резисторах еще 3 дБ сядет в идеальном случае. При таких мощностях делать не стоит. Затухание в делителе в идеальном случае 6 дБ, а на деле еще больше.

потери почти совпадали с расчетными (без учета реактивностей резисторов 0603 и 0402) на 1 ггц менее 7 дБ, но это в приемниках..если все сделано по чертежу и измеряете правильно (ставите нагрузки на плечи, когда это нужно) то должно совпадать с расчетом когда измеряете на анализаторе

Тю-ю-ю... Я думал, вы что-то самопальное прилепили... А так все просто.
Неидеальность резистора влияет, причем с учетом вашей мощности достаточно сильно: даже в идеальном Вилкинсоне с этим неидеальным резистором потери будут на 0.4dB больше. Ну и понятно, и развязка и КСВ ухудшатся, хотя и не критично.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

В Соннете все несложно. Рисуете топологию, вместо серого коробка на рис. включаете свою S-матрицу. Оптимизация едва ли понадобится. Оптимизировать практически нечего, кроме длины 70-омных отрезков, но проще это банально подогнать.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Да, действительно всё как-то просто.
У меня было подозрение. что я куда-то "зарылся" не в ту сторону.
с Sonnet-ом я не очень хорошо знаком, поэтому вопрос: насколько точно результаты его расчёта совпадают с реальными. Понимаю, что есть издержки при изготовлении, неидеальное совпадение размеров в расчёте и железе, но всё же...
Третьи сутки бьюсь с этим мостом, а результата нет. Делать на абум уже не хочется - материал жалко.

И ещё вопрос: в Sonnet-е как запустить оптимизацию? (Это для общего развития, на будущее.)

согласен.
но откуда у вас файл RFP-100-100RW.s2p ? похоже, в нем (в его отсутствии) проблема.
не могли бы вы выложить его здесь - пусть INA помоделирует свой делитель с ним?

А нет файла!
Единственное, можно попробовать посмотреть у Modelithics модельку подобного резистора, т. к. Anaren что-то не наблюдаю.

Что-то я засомневался в правильности своего подхода к решению это задачи.
Вот файл проекта (во вложении) - может быть я не там ищу???

А есть файл!
Нажмите для просмотра прикрепленного файла


Ну уж это в хэлп. Ничего там сложного нет. Как и во всех MoM'ах параметрика/оптимизация достаточно скромная - группа точек относительно Anchor'а.

О, а у самого анрена я и не смотрел. Давно ли у них файлы есть? Может не примечал раньше.

вообще-то, мне кажется, для ваших целей ЕМ-анализ, а тем более оптимизация и не нужны.
вполне достаточно схематики.
а вот со схематикой - вопросы.
например, зачем вам на входе какой-то трансформатор? поверьте, чем проще - тем лучше.
посмотрите на топологию у EVS.
к тому же, вы не совсем корректно используете элементы топологии.
ваш трансформатор, его первую ступеньку, корректнее моделировать элементом Tee с двумя шлейфами.
или между линиями разной ширины хотя бы вставлять скачок ширины линии.
сделаете всё корректно, скачаете и вставите s2p-файл, и всё получится.

если же вас интересует всё же ЕМ-анализ, то рекомендую не EMsight и не Sonnet
(у них эквидистантная сетка), а Momentum из Agilent ADS или Zeland IE3D.
там сетка не эквидистантная, и расчет идет гораздо быстрее, возможна и оптимизация.

Спасибо большое.
Файл *.s2p я уже скачал.
С ADS, правда совсем не знаком, но очень хочется решить эту задачу правильно.
Впервые попалась такая задача. Думал, что частота низкая и всё получится быстро, но резистор преподнёс интересный момент.
Буду добивать дальше.

Да, насчёт схематики. Дело в том, что первые несколько попыток были неудачными.
Расчёт был именно в схематике, но как оказалось в металле всё было иначе.
Я, собственно и начал эту тему из-за этого момента. Несовпадение расчёта в схематике с реальностью.
Даже с учётом "криворукости" при изготовлении параметры были очень далеки от требуемых.

в схематике у вас есть ошибки. про кое-какие я писал выше. устраните их - будет лучше.
резистор вы моделировали некорректно. используйте s2p-файл - совпадение с экспериментом улучшится.
а уж после, если не будет совпадать с металлом (обычно совпадает, за исключением некоторых особых случаев), переходить на ЕМ-анализ.

В случаях внутренних портов, когда места для нормальной калибровки практически нет (как в данном случае), и тот и другой Соннету не конкурент.

В делителе Вилкинсона при большой емкости балластного резистора резко ухудшается КСВ и развязка.
Я бы рекомендовал сумматор Гизеля. Картинка прилагается.
Плюсы:
1- 2 балластных резистора по 50Ом, все резисторы заземленные, каждый резистор на половинную мощность относительно стандартного Вилкинсона.
2 - самое главное - паразитная емкость резисторов не влияет на КСВ по входу и выходу, меняется только развязка, проверялось на 1,2ГГц в качестве балластов использовались МЛТ-2, чип 1206, р1-9.

Для мощности 300 Вт на 400 МГц я бы сделал на коаксиальных кабелях.

P.S/
Картинка пока не прилагается, не могу вставить

Вот и картинка

Спасибо, попробую и такой вариант.
На кабелях нежелательно - конструктив УМ сделан под МПЛ и кабели будут смотреться коряво.

Сейчас пробую смоделить в MWO с фалом *.s2p. Ёмкость этого резистора очень сильно мешает добиться КСВ по входу (общий вход). Лучше, чем 1,5 пока не получается.

Ещё вопрос появился: можно ли в MWO при оптимизации установить шаг изменения параметра (ширины или длины)? Допустим, указать, чтобы параметр изменялся с шагом 0,1мм. Я что-то не нашёл где это делается.

Что-то я совсем ничего не пойму.
Считаю в схематике - всё чудным образом получается (параметры не идеальные, но вполне приемлемые),
включаю Extract и параметры уходят в никуда.

Я напрямую в ЕМ рисовал, вроде получается.
Кстати еще один вариант сумматора для УМ на 300Вт.
Частота 430МГц, сумматор правда квадратурный.
Суммируются 2 канала по 150Вт

Хорошо сделано.
Надеюсь, что всё-таки добью это мост.
Фото готового УМ тоже выложу.

Сейчас пробую проверить ЕМ структуру, созданную в MWO в Sonet-е.

Экспортировал структуру в Sonnet, а как теперь изменить геометрию?

Интересно, зачем такие хитрые изгибы линий на входе сумматора?

Изгибы - это для красоты было сделано.
Да нет, не в них дело.
В общем, вчера теория вроде как с практикой сошлись. Опытный образец покажет результат.
Займусь изготовлением.

Удачи.

Спасибо.
После стольких бессонных ночей удача не помешает.
Сегодня пришлось ещё поработать с расчётом - габариты получились большие у предыдущего варианта.
Сейчас уже поздно, а завтра изготовлю мост в железе.
Считал его в двух софтах: MWO и Sonnet. Последний софт понравился. Если ещё и данные сойдутся - вообще песня.
Вот то, что получилось в Sonnet-е:

вот тут недавно оптимизмровал Wilkinson для 1.5GHz, Genesys-Sonnet, сетка 1 мм

Вот то, что получилось в реальности:

Вполне прилично, еще бы развязку между входами посмотреть.

Не... Неважные результаты.
Ищу ошибку.
Ниже - развязка по портам.

скажите мне неграмотному - что будет с усилителями на 300 Вт, при развязке в 20 дБ? (я все еще сомневаюсь что можно получить хороший девайс по изложеной схеме на 300Вт на полосках).

как соберете - расскажите пожалуйста, очень любопытно (с такими мощностями дела не имел).

Нет, я же сразу сказал, что такой мост не пойдёт.
Дело здесь в том, что всю нормальную картину простого, банального, классического моста портит резистор, *.s2p параметры которого очень трудно согласовать. Может быть я применяю не тот подход, который нужно, но тем не менее пока работа не закончена. Буду искать в чём дело.
Что касается МПЛ на эти частоты и данную мощность, то могу сказать, что работать всё это будет. Вполне нормально. Не так давно собирали УМ на 1300МГц из четырёх усилителей по 150Вт. В итоге получилось порядка 570Вт. Там тоже применялись мосты, но не Вилкинсона, а квадратурные. А здесь, в этой конструкции решили сэкономить место. Но... Пока что вот не получается ничего приличного.

Развязка низкая, из за высокого КСВ балластного резистора.
Эта структура имеет один принципиально неустранимый недостаток - симметричное включение балластного резистора.
Для высоких мощностей лучше использовать заземленные балластные резисторы.

В данной конструкции можно попытаться увеличить развязку включив последовательно с резистором небольшую индуктивность.

Впрочем развязки 20дБ достаточно. Работать сумматор будет.

Как конструктивно размещен резистор? Попробуйте сделать зазор между линиями для резистора несколько больше длины резистора, чтобы резистор не был в упор к плате. В этом случае при настройке можно согласовать резистор дополнительной индуктивностью выводов. Причем, если, например, зазор с каждой стороны по 2 мм, то можно выгнуть выводы резистора вверх дугой, использовать их бОльшую длину, тем самым увеличив индуктивность вносимую ими. Еще плюс дуги - не термоциклах не разорвет пайку, т. к. такая конфигурация выводов будет выполнять функцию компенсатора механических напряжений.
Удачи! СВЧ - эксперименальная область!

Да, обязательно о результатах сообщу.
На сегодняшний день вроде как победили этот резистор.
Мост вчера изготовил, сегодня после измерений выложу фото.

Кстати, для интереса рассчитал и изготовил вчера фильтр на 1296 МГц.
Материал TLC32. Расхождение расчёта и реалий даже навскидку сказать не могу - очень мало.
К примеру,
потери в полосе пропускания: расчёт - 1,78дБ, в реальности - 1,72дБ;
полоса пропускания по уровню -3дБ: расчёт - 98 МГц, в реальности - 96 МГц.

В общем, направление определено. Идём дальше.

В общем, мост получился гораздо лучше, чем предыдущий.
Хотя, есть ещё кой-какие неточности.
Короче говоря, этот мост пошёл в работу.
Вот его характеристики:

Конечно можно с этим мостом и дальше играться, но по моему достаточно.
В дело его!

Да, для этого моста уже хватит.
Да и материала жалко. Проанализируем всё это и в дальнейшем учтём.
Мост уже установили в УМ.
Спасибо всем за помощь и поддержку!

Вот фото УМ в сборке.
Слева старый мост, справа новый.
Посередине плата двух УМ по 300 Вт.

Кстати, если разница длин кабелей на входе и выходе будет попарно L/4 получится аналог квадратурного сумматора.
КСВ входа и выхода УМ будет близок к 1.

Кстати, Игорь Николаевич, действительно применение лябда на 4 отрезков в одном из плеч (можно и на полужестких коаксиалах - я бы вообще все попробовал на комбинациях SUCOFORM 141 75/50 FEP сделать - и квадратурный (два 75 Ом в параллель на место 35 Ом), и Вилкинсон) бывает полезно. Немного было в главе 5.2 Челнокова "Радиопередающие устройства" (Рис 5.7, 5.8). Мы получали 3кВт на 1.5Гига на 8 2Т986А в импульсе (на поликоре) с такими развязками, вылет любого количества транзисторов приводил только к пропорциональному уменьшению мощности. Да и квадратный квадратурный мост очень хорошо сворачивается меандрами.