Hallo Leute, ich habe auf einer Platine eine Mikrostreifenleitung und würde gerne die Impedanz dieser Leitung messen. Als Messmittel habe ich einen NWA. Wie kann ich diese denn messen? Mein NWA kann mir ja aus den S-Parametern die Z-Parameter berechnen. Ist dann mein Z21 die Impedanz der Leitung? Oder Muss ich diese aus Z11 und Z21 berechnen? Vielleicht habt ihr ja auch andere Ideen wie ich diese Vermessen kann. Vielen Dank für eure Hilfe. Peter
Ach ja, die gute alte Mikrostreifenleitung. wenn du einen Messaufbau hast wie hier: Port1---Leitung---Port2 dann transformieren sich die 50 Ohm des Port 2 je nach Leitungsimpedanz und Frequenz zu einer Impedanz Z11 an Port 1. Wenn die Leitung genau Lambda/4 lang ist, dann gilt: ZL= <Zensiert. Hört sich zu sehr nach einer HFT-Übungsaufgabe an> Ich hoffe das stimmt ;-) Am einfachsten lädt man sich das s2p-file in einen Simulator und optimiert ZL und Länge in der Simulation auf die Messung. Z.B. mit QUCS (open source) oder ADS(nicht open source, dafür aber 20.000 Euro teuer) <Nicht zensiert, weil der Tutor so etwas nicht hören will :-) > PS: Ich wäre fast drauf reingefallen...
Silvio K. schrieb: > Am einfachsten....optimiert...Simulation aber er hat doch nun schon das passende Messgerät. Und einen 50 Ohm Abschlusswiderstand bestimmt auch ;)
Hey Leute, danke für den Input. Ich kann keine TDR Messung machen, da ich nicht die passenden Messmittel habe. Mir ist auch klar wie ein lambda/4-Transformator funktioniert. Mein Problem ist, dass ich keine lambda/4 lange Leitung habe und im Prinzip auch nicht weiß wie lange die Leitung ist, weil diese auf zwei Seiten der Platine geführt wird. Habt ihr eine Idee, wie ich ohne Kenntnis der Leitungslänge die Impedanz der Mirkostreifenleitung mit dem NWA vermessen kann? Vielen Dank für die Hilfe. Peter
An NWA anschließen. Port 1 eine Seite, Port 2 andere Seite. Die S-Parameter im Smithchart anzeigen lassen. Es ist ein Kreis sichtbar. Mittelpunkt liegt auf der reellen Achse und der Kreis schneidet den Mittelpunkt des Smithcharts. Cursor o.ä. auf ganz rechten Punkt des Kreises setzen (Schnittpunkt mit reeller Achse). Dort Wert ablesen. Microstripimpedanz ist geometrisches Mittel zwischen diesem Wert und 50 Ohm. Voraussetzung: Die maximale Frequenz des NWA entspricht mindestens Lambda/4 der Microstrip-Leitung, in dem Fall ergibt sich nur ein Halbkreis. Geht der NWA in der Frequenz bis mindestens Lambda/2 dann ergibt sich der ganze Kreis.
wenn Du eine open & short- Messung machen kannst, dann wäre ZPlots geeignet http://ac6la.com/zplots.html die Länge muss man nur "ungefähr" angeben EMU
Nachtrag: Es geht bei meiner Ausführung um S11 oder S22 (sind symmetrisch).
Nachtrag2: Der abzulesende Wert ist an der Stelle des Schnittpunkts mit der Horizontalen, die nicht der Mittelpunkt des Smithcharts ist, durchzuführen. Ich hatte von dem Punkt ganz rechts geschrieben, das wäre wenn die Microstripleitung mehr als 50 Ohm hat. Hat sie weniger, dann ist der Punkt aber links. An der Stelle der Ablesung hast du einen Lambda/4 Transformer, der z.B. bei einer 100 Ohm Leitung aus 50 Ohm 200 Ohm macht. Die 200 Ohm liest du ab, und deine gesuchten 100 Ohm ergeben sich als geometrisches Mittel zwischen 50 und 200 Ohm.
@Bernhard: Ich verstehe deinen Ansatz nicht Könntest du das mit den Kreisen besser erklären?
Kein Problem: Der Port 2 liefert einen 50 Ohm Abschluss. Wenn der NWA die Frequenz durchsweept, dann werden die 50 Ohm durch die Leitung auf eine andere Impedanz transformiert, die man an Port 1 messen kann und z.B. im Smith-Chart darstellen kann. Und hier ergibt sich eben ein Kreis. Kann man auch herleiten, oder ausprobieren. Bei dem Kreis lässt sich der Lambda/4 Punkt (oder 3/4 oder 5/4 etc.) ablesen und daraus der Wellenwiderstand der Leitung bestimmen aus 50*sqrt(Messwert/50).
Was mir jetzt noch nicht klar ist wie du den Lambda/4 Punkt findest. Weil der Wert reell ist? Oder woran siehst du das? Ich habe bei mir viele Schnittpunkte mit der reellen Achse, aber ich benötige ja die Impedanz bei meiner gewünschten Frequenz.
Genau, weil der Wert reell ist. Das ist er nur an genau zwei Stellen. Wenn du bis zu einem vielfachen von Lambda/4 sweepst, dann bekommst du mehrere Punkte, die aber etwa an der gleichen Stelle liegen sollten. Mit zunehmender Frequenz sorgt die Dämpfung auf der Leitung dafür, dass der Kreis kleiner wird. Nimm für die Berechnung des Wellenwiderstandes den ersten Punkt, also bei möglichst kleiner Frequenz. So verfälscht die Dämpfung nicht das Ergebnis bei der Berechnung des Wellenwiderstandes.
Ich würde, wie oben schon geschrieben, die Simulation an die Messung anfitten. Elektrische Länge und Impedanz ergibt sich dann. Ansonsten stimme ich Bernhard zu.
Aber ich versteh noch nicht welches Lambda/4 ich nehmen soll. Bei meiner gewünschten Frequenz habe ich nämlich kein Lambda/4. Und die Impedanz hängt doch von der Frequenz ab. Kann mir das jemand erklären?
Bernhard schrieb: > An der Stelle der Ablesung hast du einen Lambda/4 Transformer, der z.B. > bei einer 100 Ohm Leitung aus 50 Ohm 200 Ohm macht. Die 200 Ohm liest du > ab, und deine gesuchten 100 Ohm ergeben sich als geometrisches Mittel > zwischen 50 und 200 Ohm. Also bei mir macht das eine Impedanztransformation auf 70.7 Ohm.
User schrieb: > Also bei mir macht das eine Impedanztransformation auf 70.7 Ohm. Korrektur, Bernhard hat recht
Peter schrieb: > Und die Impedanz > hängt doch von der Frequenz ab. Die Transformation ist frequenzabhängig, die Leitungsimpedanz nicht. Wie lang in mm ist denn die Leitung?
Die Leitung ist ungefähr 3 cm lang. Frequenz beträgt 1,5 GHz. Da komm ich ja gar nie auf Lambda/4. Im Smith-Chart schneide ich die reelle Achse bei 20 Ohm. Heißt das dann, dass ich bei einem 50 Ohm System eine Leitungsimpedanz von 31,6 Ohm habe? Ist die Aussage überhaupt gültig, auch wenn ich mit meiner Leitungslänge gar nie Lambda/4 erreichen kann?
Wie würde ich denn die Leitung mit dem NWA vermessen, wenn ich die Leitungslänge kenne?
Peter schrieb: > Frequenz beträgt 1,5 GHz. Da komm > ich ja gar nie auf Lambda/4. lamdba=3e8/1.5e9 im Freiraum auf der Leiterplatte lambda=3e8/1.5e9 * 1/sqrt(epsilon_r) mit FR4(e_r=4.3) angenommen hast du bei deinen 3 cm sogar 0,31*lambda (falls ich mich nicht verrechnet habe). Außerdem kannst du mit dem NWA (VNA) auch bei anderen Frequenzen und nicht nur bei 1.5 GHz messen. Schalte das Gerät mal ein und du wirst sehen, dass das Gerät nach einem Peset schon von ganz alleine die Frequenz sweept. Im Smithdiagramm entsteht idealerweise ein Kreis/-Segment. Alles weitere wurde schon genannt. Kannst ja mal ein s2p-file reinstellen, dann gucken wir mal. Ist ja in einer Minute gelöst. Ich verstehe nicht wo das Problem ist.
Peter schrieb: > eine Leitungsimpedanz von 31,6 Ohm > habe? wahrscheinlich schon und die Frequenz an diesem Punkt sagt dir Lambda-Viertel
Silvio K. schrieb: > lamdba=3e8/1.5e9 im Freiraum > > > > auf der Leiterplatte lambda=3e8/1.5e9 * 1/sqrt(epsilon_r) Vorsicht, bei einer Mikrostreifenleitung ist nicht die Dielektrizitätszahl er sonder die effektive Dielektrizitätszahl ereffektiv ausschlaggeben. Die Ist von der Geometrie (Substratsicke, Leiderbahnbreite, Leiterbahndicke, Dieelektrizitätszahl usw.) abhängig! Das lisgt daran, daß bei der Mikrostreifenleitung ein Teil der Felder in Luft und ein Teil im Susbtrat ist. D.h. die Mikrostreifenleitung ist dispersiv und ändert ihre Eigenschaften über der Frequenz. Die Rechnung oben gilt nur näherungsweise... Allgemein ist die oben genannte Meßaufgabe nicht ganz einfach wenn man ein genaues Ergebnis haben will. Wahrscheinlich muß man dazu mehrere Teststrukturen herstellen, um den Wellenwiderstand über den gesamten Frequenzbereich korrekt zu erfassen. Auch TDR ist schwierig, da die Leitung Dämpfung aufweist und der TDR eine Mittelung über der Frequenz hat. Ich würde unterschiedlich lange Teststrukturen machen und diese auch mal mit Kurzschluß, offenem Ende und abgeschlossen messen. Dann würde ich in einem Simulationswerkzeug wie ADS eintsprechende Modelle anlegen und versuchen diese mit den Messungen zu fitten, unter den Annahme, daß die Grundeigenschaften der Leitung für jede Teststruktur gleich sine. Am Ende bekommt man ein Modell der Leitung, welches Wellenwiderstand und Dämpfung gut abbildet. Die Frage ist in welchem Frequenzband Du es braucht uns wie genau es sein soll, d.h. für welchen Zweck...
Frank Bockwurst schrieb: > sonder die effektive Dielektrizitätszahl > ereffektiv Stimmt natürlich, ich habe das "effektiv" unterschlagen. Ich denke, die beschriebene Vorgehensweise reicht für Peter. Die Dispersivität der Leitung bezüglich des Widerstandes dürfte sich nicht so stark auswirken. Ich wollte kein akademisches Problem draus machen. Viele Grüße und danke für den Hinweise auf die Effektivität der Dielektrizitätszahl ;-)
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