[dircopl 0]

Добрый день! Хочу сделать направленный ответвитель на микрополосках, но совсем заплутал. Что получилось - на фото.

Дано:

Частота - 400 МГц

Ответвление - не менее 40 дБ

Направленность - не менее 20 дБ

Материал подложки - стеклотекстолит толщиной 1,5 мм

 

Если делать "по учебнику", то требуемые параметры получить будто бы нереально. В чем вопросы:

- Соблюсти требования по параметрам и достичь нужной длины, равной лямбда/4, не получается. Более того, если рассчитать геометрию устройства в TXLine, получается, что надо противоречить "учебнику" и делать НО сильно меньше четверти длины волны;

- Для получения требуемых параметров основную и вспомогательную линии нужно делать разной ширины. Хотя почти везде пишут, что надо делать одинаковую ширину линий. Вспомогательную и вовсе приходится делать изворотливым многоугольником (см. фото); По итогу все равно отраженный сигнал не сходится с теорией, из-за чего получить направленность очень сложно;

- При работе с усилителем и мощным сигналом НО хуже работает, теряется направленность; Хоть и при измерении анализатором цепей параметры вроде как нормальные;

 

Кто знаком с темой или может ткнуть носом в ошибку, буду признателен ответам в комментариях.

[Sokrat 4]

А вы не хотите показать тот учебник, по которому якобы делаете НО? Очень бы любопытно было посмотреть. И на 400 МГц, лябда\4 это очень много, тем более на текстолите. Я понимаю, что Вы похоже новичок, надо сначала с теорией разобраться

[yurik82 18]

 

Пример. Системный импеданс Zo=50

Коэффициент связи S31 = с = -10 dB = 0.1

Zeven = 55.27 Ohm
Zodd = 45.22 Ohm

Коэффициент связи S31 = с = -20 dB = 0.01

Zeven = 50.50 Ohm
Zodd = 49.50 Ohm

 

Электрическая длина для f=400 MHz нужна 187.5 мм (около 12.5 см при скорости волны в твердой среде 2/3)

 

Быструю грубую прикидку размеров линии для достижения импедансов Odd/Even для ко-планарной дифлинии можно сделать в онлайн калькуляторе

https://www.eeweb.com/tools/edge-coupled-microstrip-impedance/

 

 

Размеры для отбора 10% мощности S31=-10 dB

Изменено 20 марта пользователем yurik82

[Sokrat 4]

Картинки не прикрепились. Ничего не понятно, но очень интересно! Вас не смущает термин коэффициент связи? Вот он как раз показывает, что простейшие направленники на микрополосках реализуются на СВЯЗАННЫХ линиях. А теперь посмотрите на Ваше устройство и ответьте сами себе, где тут связанные линии? Что за квадрат торчит с вспомогательной линии?

И да. Где у Вас компланар тут?

[yurik82 18]

4 минуты назад, Sokrat сказал:

Картинки не прикрепились

вставил одной картинкой

[yurik82 18]

24 минуты назад, Sokrat сказал:

Вас не смущает термин коэффициент связи?

Не смущает

Четыре параметра ТТХ направленных ответвителей

• Coupling =  C = S13 = коэффициент связи 
• Directivity =  D = S34 = направленность
• Isolation = I = S14
• Insertion Loss = L = S12

Порт №4 может быть реализован в виде нагрузочного резистора Zo=50 Ом, тогда параметры D и I будут относительно мощности рассеиваемой этим резистором

Изменено 20 марта пользователем yurik82

[Sokrat 4]

2 минуты назад, yurik82 сказал:

Не смущает

Четыре параметра ТТХ направленных ответвителей

• Coupling =  C = S13 = коэффициент связи 
• Directivity =  D = S34 = направленность
• Isolation = I = S14
• Insertion Loss = L = S12

Отлично. Вы то СВЧист со стажем, ткните где на первой фотке (макете фактически) связанные линии? Одна сторона квадрата?

[dircopl 0]

16 часов назад, yurik82 сказал:

 

Пример. Системный импеданс Zo=50

Коэффициент связи S31 = с = -10 dB = 0.1

Zeven = 55.27 Ohm
Zodd = 45.22 Ohm

Коэффициент связи S31 = с = -20 dB = 0.01

Zeven = 50.50 Ohm
Zodd = 49.50 Ohm

 

Электрическая длина для f=400 MHz нужна 187.5 мм (около 12.5 см при скорости волны в твердой среде 2/3)

 

Быструю грубую прикидку размеров линии для достижения импедансов Odd/Even для ко-планарной дифлинии можно сделать в онлайн калькуляторе

https://www.eeweb.com/tools/edge-coupled-microstrip-impedance/

 

 

Размеры для отбора 10% мощности S31=-10 dB

 

Все загвоздка в том, что эти расчеты я проводил, и они не позволяют получить хорошую направленность (хоты бы 20 дБ). Просто ответвить 10 или даже 20 дБ можно, но направленность будет низкая. По большей части это из-за длины, которая, видимо, должна быть сильно меньше четверти длины волны. Но исходя из чего ее выбирать, тоже не ясно. Плюс к этмоу добиться ответвления в 40 дБ также сложно, если обе линии одинаковой ширины. Поэтому в изначальном примере изголялся с вспомогательной линией, делая "торчащий квадрат" посреди полоска.

Смоделировал НО по вашим расчетам, полученные характеристики на картинке.

17 часов назад, Sokrat сказал:

И на 400 МГц, лябда\4 это очень много, тем более на текстолите.

В таком случае из каких соображений выбирать длину ответвителя?

[Сергей Викт 1]

34 минуты назад, dircopl сказал:

В таком случае из каких соображений выбирать длину ответвителя?

Из соображений, что бы на плату влезло. Но тут есть такая засада, что ослабление 40 дБ и направленность 20 дБ на микрополосках практически нереализуема. На одном из выходов сигнал должен быть ослаблен на 60 Дб. На 400 МГц, он по "воздуху" больше наведет. Т.е. конструкцию придется делать нетревиальную, типа плата с дорожками.

[dircopl 0]

2 минуты назад, Сергей Викт сказал:

Т.е. конструкцию придется делать нетревиальную, типа плата с дорожками.

"Плата с дорожками" - это вы что имеете в виду?

И какую реализацию НО в таком случае посоветуете вместо микрополосков?

[Sokrat 4]

43 минуты назад, dircopl сказал:

 Поэтому в изначальном примере изголялся с вспомогательной линией, делая "торчащий квадрат" посреди полоска.

 

Ну так а чему вы тогда удивляетесь, что модель не сходится с расчётом? Расчёт у Вас приведён для классических связанных линий с одинаковой толщиной и четвертьволновой длиной. А если вы отходите от этого, то и ожидать чего-то похожего странно.

Только что, Sokrat сказал:

Ну так а чему вы тогда удивляетесь, что модель не сходится с расчётом? Расчёт у Вас приведён для классических связанных линий с одинаковой толщиной и четвертьволновой длиной. А если вы отходите от этого, то и ожидать чего-то похожего странно.

Зачем Вам на 400 МГц микрополоски. Поделили на трансформаторе типа ADP и аттенюатор поставили. Или мощность большая?

[dircopl 0]

30 минут назад, Sokrat сказал:

Ну так а чему вы тогда удивляетесь, что модель не сходится с расчётом? Расчёт у Вас приведён для классических связанных линий с одинаковой толщиной и четвертьволновой длиной. А если вы отходите от этого, то и ожидать чего-то похожего странно.

Расчет для классических линий хоть как-то работает для получения нужного ответвления. Но направленность получается небольшая, что в целом обнуляет суть НО. Модель с "торчащим квадратиком" сходится с теорией и при измерении на анализаторе цепей показывает адекватные цифры. С мощностью ситуация иная.

33 минуты назад, Sokrat сказал:

Зачем Вам на 400 МГц микрополоски. Поделили на трансформаторе типа ADP и аттенюатор поставили. Или мощность большая?

Мощность большая, да

[ASDFG123 0]

dircopl нужна полосковая стурктура, на микрополоске даже 15 дБ направленности не добьётесь без ухищрений.

[dircopl 0]

22 минуты назад, ASDFG123 сказал:

dircopl нужна полосковая стурктура, на микрополоске даже 15 дБ направленности не добьётесь без ухищрений.

Боюсь, что НО с полосковой структурой "на коленке" не сделаешь.

[Сергей Викт 1]

Полосковая структура, за счет своей симметричности самая правильная. Накрыть ответвитель еще одной платой несложно, заодно и паразитное излучение будет поменьше.

Но можно применить и другой метод шаманизма, если рассогласовать линии.

Судя по подложке мощность небольшая, ватт 100.

Изменено 21 марта пользователем Сергей Викт
дополнение