[enclis_ 0]

Всем привет!

Есть задача сделать дешевый компактный широкополосный 1х2 делитель мощности (0.6 - 2.4 ГГц)  с "плавной полосой пропускания" (если так вообще можно говорить) на обоих портах, ripple  не больше 0.5 дБ на 1 ГГц полосы. Развязка на выходах меня не интересует.

До этого уже делал делители мощности, но то были не особо требовательные однокаскадные узкополосные и проблем не было, поэтому нарисовал простейшую схему в ADS под 0.5мм FR4, там же оптимизировал для получения более хороших результатов, экспортировал топологию в HFSS, результаты моделирования с ADS почти совпали.

Заказал плату в резоните, на плате разместил сразу 9 вариантов этого делителя с оптимизацией в ADS под разные значения диэлектрической проницаемости от 4.4 до 4.1 (spoiler alert: в итоге они все получились почти одинаковыми), но измерив реальный девайс получил совсем не то, что ожидал.

Больше всего не нравится большой, по моему мнению, ripple в полосе пропускания. Меньше чем за 200 МГц оно резко падает на 1.4дБ. В центре тоже не хорошая ситуация. Ещё немного удивляет, что оно как-то до -3дБ поднимается.

Можно ли улучшить ситуацию в плане ripple? Может что-то не так с топологией? Может измерения неправильно делаю? Хотя я не понимаю как можно их как-то неправильно делать. Или я гоняюсь за блохами и нечего тут жаловаться на этот на самом деле мелкий ripple в полосе пропускания?

 

P.S. форум electronix.ru до сих пор не умеет нормально в png 

 

[Hale 1]

т.к. я работаю с десятками киловатт, залег мне в душу вот такой тип делителей:

https://www.microwaves101.com/encyclopedias/gysel-power-splitter
думаю, что рано или поздно мы их внедрим.

Преимущество, вдвое шире полоса чем у однокаскадного Вилкинсона, возможность использовать заземленную нагрузку разделяя мощность половинками.

Недостатки - много ветвей, сложность пересчитывать на сосредоточенные элементы (полуаются нереальные значения емкостей и индуктивностей, после которых мучительная балансировка через преобразования Нортона). И еще мутная история с двумя плечами между нагрузками - там нет четкой теории, но они влияют на полосу. Кстати, свобода выбора импедансов в этом участке как раз и позволяет переносить номиналы соср.элементов туда-сюда.

Там же ссылка на еще одно чудо-юдо https://www.microwaves101.com/encyclopedias/march-hybrid-combiner. С чем его едят, не пробовал, но он основан на связанных линиях, что автоматически предполагает неограниченный доступный объем и солидные потери.

Там вообще очень хорошая подборка по делителям, какой в книжке в одном месте не найдешь.

[Damyen 0]

А к самому изготовлению топологии нет никаких претензий?

[K0nstantin 4]

Прошу прощения, а разъёмы учтены? Понимаю, что частоты низкие.

[Damyen 0]

2 часа назад, K0nstantin сказал:

Прошу прощения, а разъёмы учтены? Понимаю, что частоты низкие.

Частоты - гигагерцы, не сказать, чтобы низкие. Разъемы конечно влияют, но, мне кажется не настолько, как показано на графике. 

[rfserg 0]

Возьмите мост Вилькинсона пошире. Расчёт вплоть до f1/f2=10 вот здесь.

 

Изменено 29 июня, 2021 пользователем rfserg

[enclis_ 0]

@Hale, конечно я смотрел в сторону Gysel делителя, но он получается значительно больше. При равной полосе пропускания Вилкинсон получается где-то на 20-30% меньше чем Gysel.

@Джоконда, измерил толщину платы в нескольких точках - 505 ± 10 мкм, измерил радиусы кривизны и толщину дорожек - тоже соответствуют требованиям. Ещё раз повторюсь, что я проверил 9 вариантов своего делителя ( немного разная длина элементов, немного разная толщина проводников ) и на всех 9 вариантах была одна и та же форма кривой.

@K0nstantin, делал модель в HFSS с SMA-разъёмами, но очевидно, что сильно они не влияли. Да, вносилось немного затухания около 0.05 дБ, но форма кривой не менялась, никакой колбасни то вверх то вниз не добавлялось. И фактически, как бы я не паял эти SMA разъёмы (криво, прямо, много флюса, отмыто начисто, много припоя в месте пайки, мало припоя итд) во всех случаях была одна и та же форма кривой.

@rfserg, ширина полосы моего делителя меня устраивает, а вот добавление новых каскадов только увеличит размеры, что крайне не желательно, а самое главное это не решит моих проблем, мне кажется.

[uve 2]

Судя по простоте решения у Вас нагрузки делителя 100-омные?

[Damyen 0]

А у вас сама модель, созданная в HFSS, она как создана? Там слой металлизации нулевой толщины? Может у вас сама модель просто просчиталась при идеальных условиях, каких на практике, понятное дело, не получится.

[enclis_ 0]

@uve, нагрузка 50 Ом как и в реальности, зачем 100 Ом?

@Джоконда, толщина проводника в ADS и в HFSS задана 18 мкм как и в реальности. Если в HFSS делать делать толщину проводника бесконечно тонкой то от этого сильно результат не меняется - форма кривой не меняется. 

[uve 2]

20 minutes ago, enclis_ said:

@uve, нагрузка 50 Ом как и в реальности, зачем 100 Ом?

В таком случае у Вас плохое согласование с измерительными кабелями( или кабели плохие). Даже в полосе оптимальных длин 0.25L трансформаторов заметная стоячая волна.

[Freesom 15]

22 hours ago, enclis_ said:

Развязка на выходах меня не интересует.

Вот и зря, такие делители сложно мерять. они чувствительны к неодинаковости импеданса нагрузок в плечах. А как, кстати, на изготовленном образце цеплялись разъемы к плате - справа выходы уж очень близко друг к другу расположены

[enclis_ 0]

@uve, поменял короткие RG317 кабели на длинные RG58, картинка поменялась, но не очень сильно, некоторые пики съехали вправо или влево. Но я что-то не очень представляю как 50-омный кабель может быть не согласован с моими портами.

@Freesom,  в чем сложность измерять такие делители? Если я впаяю соответствующие резисторы - станет лучше с ripple в полосе пропускания ? 

[yurik82 18]

26 минут назад, enclis_ сказал:

я что-то не очень представляю как 50-омный кабель может быть не согласован с моими портами.

фотка изделия сразу бы прояснила. на скриншотах модели никакого намёка на коаксиальные порты и линии 

процедура измерения не до конца освещена, развязка не интересует, а был ли терминатор на свободном порту неизвестно

Изменено 29 июня, 2021 пользователем yurik82

[Damyen 0]

Задам возможно глупый вопрос, а вы калибровку делали перед началом измерений? 

Изменено 30 июня, 2021 пользователем Джоконда