Microstrip und Stub-Matching

[Ingo (Gast)]

Hi!

Seit Wochen beschäftige ich mich mit Microstrip- und Stripline-Matching. 
Aber je mehr ich lese und rechne, desto verwirrender wird das. Da haben 
sich ein paar Fragen ergeben. Ich benötige etwas Licht im Dunkeln.

Impedanzen mit klassischen (lumped) Elementen sind bekannt und bereiten 
mir keine Mühen. Je nach dem, was und wie angepasst werden soll, eben LC 
L-Glied oder Pi. Oder wenn es sehr breitbandig eben soll ein mehrfaches 
PI-Glied.

Über die S-parameter oder den Umweg über das Lumped-Model (+ 
Normalisierung der C/L-Werte) lassen sich dann über Leiterbahnbreiten 
(und deren Impedanzen) Ersatz Cs und Ls in Stripline berechnen. Aber 
irgendwie erscheint mir das... eher eine Frickellösung zu sein.

So wie sich mir das erschließt: mit dem Strip direkt am Gate kompensiere 
ich -j des Gates weg, so, dass rein R überbleibt. Im Anschluss 
transformiere ich dann mit einer ¼ Lambda-Line auf meine Zielimpedanz 
(50R). Wenn ich noch mit einem C in Serie DC entkoppelt mag, lass ich 
die ¼ Lambda-Line um den Betrag des Serien-Cs induktiv sein. Done.

Allerdings bekomme ich die Formel (TL Matchline.jpg) nicht nach l(β) 
umgestellt. Oder es kommen unsinnige Dinge bei heraus. Wie schaut diese 
Formel aus, wenn man an die 1/4 Lambda zur Transformation noch 
zusätzlich j rausmatchen möchte?

Wenn wer gute Literatur (gedruckt oder PDF) kennt. Gerne her damit. Mir 
fehlt einfach praktisches Material, bei dem ich auch meine Rechenwege 
gegenprüfen kann. Ohne das Wissen, dass ein Weg richtig ist, komme ich 
nicht weiter.

Mir scheint als gäbe es beim Thema TL Matching unendlich viele Lösungen 
und Wege. Auch Mischungen aus Stepped (TL) und lumped. Je nachdem wie 
praktikabel/groß die Bauteilwerte ausfallen. Schwer wird bei dem 
verstehen schon existierender Lösungen. Mir ist nicht immer klar wie 
sich was umsetzt. Folgende Beispiele.

TL Match 1.jpg
TL3 ist ein SHORT(?) Stub und damit induktiv, kompensiert also -j vom 
LDMOS? transformiert zusätzlich etwas oder nicht?
TL2 ist 1/4 Lamda match und transformiert dann vom R (von TL3) auf 50R?

TL Match 2.jpg - hier und da sah ich einen ganzen Batzen an Cs direkt am 
Gate. Das Gate ist meistens eh schon (im nF Bereich) kapazitiv. Mir 
erschließt sich diese Lösung nicht. Geht es hier darum C auf einer Seite 
zu erhöhen um dann im Pi-Glied ein möglichst hohes Q und 
Schmalbandigkeit zu erreichen?

TL Match 4.jpg - erschließt sich mir nicht im Geringsten.

TL Match 4.jpg - ganz anders betrachtet... kann es sein, dass die 
ausladenden Flächen am Gate zwei seitliche, OPEN Stubs sind? Das wäre 
dann jedoch wieder eine zusätzliche Kapazität?

Stub Transform.jpg - ich laß, dass aus OPEN Stubs, die in Serie 
geschaltet werden, dann SHORTED Stubs werden. Der Stub ist am Ende 
jedoch nicht komplett SHORT, sondert sieht ja Z von dem, was hinten 
dranhängt. Wie verhält sich das?

Feed.jpg - Hier und da war zu lesen, dass die Feedline für Bias/Drain 
1/4 Lambda haben sollte. Also ja, 1/4 transformiert hat von niederohmig 
nach hochohmig, aber ist das hier der Grund? Für gewöhnlich soll XL der 
speisenden Induktivität ja grob das 10-fache vom RL (also Widerstand an 
Source) sein.
Danke! :)

[Gerhard H. (ghf)]

Darüber bin ich gestern gestolpert, ich war eigentlich auf der
Suche nach Beispielen für ein CAD-Programm.

< 
https://www.youtube.com/watch?v=fNXLrApAGeY&list=RDCMUCvWIXd0wwx0rf831xqJehYw&index=11 
>

[Ingo (Gast)]

Hallo Gerhard,
danke, aber ich suche den komplett händischen Rechenweg für die 
Dimensionen. :)
LG

[OldMan (Gast)]

Aus meiner Sicht ein gutes Buch zu diesem Thema ist:

Microstrip Lines and Slotlines, Third Edition

Ramesh Garg, Inder Bahl, Maurizio Bozzi

[hard werker (Gast)]

Typische Anfänger-Fehler ....

Eine Leitung die so breit ist wie sie lang ist kann nicht
einfach als solche in der Rechnung betrachtet werden.
Schlimmer noch wenn sie sogar breiter wie lang ist.
Grundsätzlich nehme ich nur dann eine Leitung als solche
an wenn sie deutlich länger als breit ist.

Sprünge in der Leitungs-Breite sind extra zu betrachten da
an der Sprungstelle die Stromverteilung bei Weitem nicht
homogen auf der ganzen Leitung ist. Dafür gibt es in modernen
Mikrowellen-Design-Programmen extra Elemente (Steps) mit der
Ausdehnung Null die nur die Stufe behandeln.

Ich möchte so eine Anordnung wie vom TO nicht "zu Fuss" rechnen.
Das ist praktisch reine Beschäftigungstherapie ....

[Ingo (Gast)]

Merci für die Buch-Empfehlung.

Meine Ursprünglichen Fragen stehen noch immer im Raum. :)

Anyone?

[Gerhard H. (ghf)]

Die Filmsammlung auf YT erkärt auch ganz gut die Hintergründe.
Besorge Dir Simsmith <  http://www.ae6ty.com/smith_charts.html    >
dann kannst Du zumindest jeden Schritt auf der Stelle verifizieren.

Und nein, lambda/4 transformiert nicht nur nach oben, sonst hätte
man am fernen Ende von 100m Coax = vielen Lambda ein ständiges 
Feuerwerk.
l/4 macht aus hoher Impedanz eine niedrige und umgekehrt.