QucsStudio Bandpass 2.3 - 2.5G Layout schlägt fehl

[Axel R. (axlr)]

Hallo Leute, was mache ich falsch?
Ich habe mir am WE mal das QucsStudio heruntergeladen und wollte mir ein 
Bandpassfilter für 2.4Ghz berechnen lassen. (Soll vor einen Down-Mixer 
am SDR-Stick mit 2GHz-ZF, um dann auf 400Mhz runtermischen zu können, 
damit ich mir W-LAN und BT ansehen kann)
Die Bedienung des Programms ist ja auch für Nichtprofis gut gemacht, 
Respekt an den Autor DD6UM, natürlich auch an das Qucs-Team!
Der Filterdesigner liefert mir ein Schaltbild(bp2.3-2.5_sch.png), 
welches man aus der Zwischenablage einfügen und simulieren 
kann(bp2.3-2.5G_GRAPH.png). Unter "Werkzeuge" kann man aus dem 
Schaltbild ein Board erzeugen(bp2.3-2.5_pcb.png). Super.
Ich habe die entsprechenden Screenshots mal angehangen.
Das Layout passt aber nun mal garnicht. Sind hier die XY Koordinaten der 
Striplines verkehrt?
MS2 und MS4 liegen ja, den Erwartungen gemäß mit Länge und Breite in den 
Regionen, wo ich das bei 50R erwarten würde. Die Stubs aber nicht, oder? 
Länge von 14,15mm passt ja, aber die Breite ist mir suspekt. Die 
Simulation wird das schon richtig rechnen, bin ich mir sicher. Aber 
selbst, wenn das dann so aussehen sollte, kann ja beim Erstellen des 
Layout irgendwas nicht stimmen.
Wie macht man das richtig?
Herzlichen Dank für weiterführende Kommentare.
DG1RTO
Axel

[hard werker (Gast)]

Axel R. schrieb:
> Herzlichen Dank für weiterführende Kommentare.

Bei früheren Arbeiten (damals noch mit TouchStone) war die
Mathematik sehr geduldig und rechnete und optimierte beliebige
Leitungslängen und -breiten zu einem theoritisch funktionierenden
Gebilde zusammen. Wenn der Entwickler zu blauäugig war dann
ging das sehr schnell schief.

Ein einfaches Beispiel sollte verdeutlichen dass es da Grenzen
geben muss da sich bei Hochfrequenz die Stromverteilung nicht
an Gleichstromverteilung hält. Eine Leitung von 20mm Breite und
1mm Länge (also eine sehr kurze, sehr niederohmige Leitung)
wird sich nicht so verhalten wie berechnet da der relle
Knotenpunkt der Einspeisung und der Auskopplung bei diesem
Leitungsstück nicht so breit ist wie die Leitung selbst. Das
scheitert schon bei jedem Sprung von Leitungsbreiten (weswegen
man in moderneren Mikrowellen-Programmen explizit einen Step
mit der Länge Null als Bauelement zur Verfügung hat um diese
Effekte einigermassen nachzubilden. Auch Anzapfungen, "Tees"
gibt es als solche Elemente).

Nun hast du bei deinen Stubs bereits stark entartete Leitungen
mit riesiger Breite und sehr kurzer Länge, was in der Realität
nicht als solche Leitung funktioniert. Man muss sich also mit
seinen Leitungs-Dimensionen stark beschränken, sonst klappt das
nicht. Ob das jetzt das Problem mit dem Programm im Layout löst
weiss ich nicht. Selbst wenn du die Leitungsstücke von Hand
zusammenstöpselst wird dein Filter aber nicht funktionieren wie
berechnet. Ich habe mir es jedenfalls immer zur Aufgabe gemacht
eine Leitung nur dann als solche zu betrachen und zu erlauben
wenn sie deutlich länger als breit ist, sonst schaffen das die
Modellrechnungen nicht.

[Axel R. (axlr)]

hard werker schrieb:
> Ich habe mir es jedenfalls immer zur Aufgabe gemacht
> eine Leitung nur dann als solche zu betrachen und zu erlauben
> wenn sie deutlich länger als breit ist, sonst schaffen das die
> Modellrechnungen nicht.

guter Hinweis, vielen Dank!
wie sollen die (in meinen Augen) auch nebeneinander passen, wenn die 
Gesamtbreite der Stubs(?) deutlich größer ist, als die Gesamtlänge des 
ganzen Aufbaus.
Gruß
Axel

[blubb (Gast)]

Probiere noch einmal die selbe Simulation mit 0.8 oder 0.5mm 
Substrat-Dicke.

FR4 mit 1.6mm kann zu solchen “merkwürdigen” Breiten für die Lambda/4 
stubs führen..

[Axel R. (axlr)]

Hi,
ich habe mal an die Kreuzungspunkte und Abzweigungen im Schaltplan 
Stripline-Abzweigungen von links aus der Komponentensammlung gesetzt und 
dort die Werte der Leiterbahnbreiten eingetragen.
Der Layouter arbeitet ansich schon korrekt, prüft aber die Eingangsdaten 
nicht auf Plausibilität. Warum auch. An dem liegt es also nicht.
Dass der Filterentwurf eben nur die essentiellen Sachen ausspuckt, war 
mir nicht klar.
Ich werde als nächstes einen Bandpass für die ZF (400Mhz) versuchen 
(Aber mit "konzentrischen Elementen") zu entwerfen und einen für den 
Eingang vom SDR-Stick. Obgleich ich für die 2.4Ghz am Mischer-Eingang 
sicher auch was kleines fertiges aus'nem alten HAMA BT-Dongle nehmen 
könnte.
Bin also erstmal zufrieden mit dem QucsStudio und bedanke mich für die 
Hinweise.
Auf die Idee, dünneres Material zu verwenden, bin ich nicht gekommen, 
obwohl ich 0.5er FR4 hier habe. Anderes Material steht mir leider iM. 
nicht zur Verfügung.
Gruß
DG1RTO
Axel

[blubb (Gast)]

2.4GHz Filter gibt es oft auch als SAW-filter, ob die aber dann nur den 
ISM-Bereich (wie fuer Wifi oder BT) abdecken muesste man dann 
untersuchen.

Vielleicht noch ein hiweis auf OpenEMS als Zweit-Tool wenn man was 
gegen-checken moechte.
http://openems.de/start/index.php

Es gibt auch tools wie https://github.com/jcyrax/pcbmodelgen
um ein KiCad PCB design in eine OpenEMS simlation zuuberfuehren.

Hab es aber selber noch nicht ausprobiert.