Forum: HF, Funk und Felder Stub matching


von Conrad G. (Gast)


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Ich brauche mal Hilfe beim dimensionieren eines Stubs zur 
Impedanzanpassung. Ich gehe von einem Stück koaxialleitung direk5 auf 
eine Platine. Der Innenleiter ist allerdings etwas dicker als die 50Ohm 
leiterbahnen. Das gibt eine schlechte Reflexion, die sich bei 3Ghz 
niederschlägt. An der Frequenz würde ich das nun gerne verbessern. Wie 
geht man da rechnerisch in erster Näherung dran?

:
von Hp M. (nachtmix)


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Haben denn die Leiterbahnen und das Kabel wirklich 50 Ohm?
Dann hilft evtl. ein Zwischenstück, an dem sich der Querschnitt, -unter 
Beibehaltung der Impedanz-, sprunghaft ändert.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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von Conrad G. (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Haben denn die Leiterbahnen und das Kabel wirklich 50 Ohm?
> Dann hilft evtl. ein Zwischenstück, an dem sich der Querschnitt, -unter
> Beibehaltung der Impedanz-, sprunghaft ändert.

Die Leiterbahn ist zumindest für 50Ohm berechnet mit einem 
feldsimulator. Genau  50 Ohm wird die nicht haben, da es sicher noch 
Fertigungstoleranzen gibt.

von Gerhard H. (ghf)


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Wie sieht denn die tatsächliche Last auf der Platine aus?
Eine 11.55 mil-Leiterbahn im 4-Lagen-Prozess von JLCPCB
hat jedenfalls exakt 50 Ohm, da hat das TDR absolut nichts
daran auszusetzen. Ich habe es als 12 mil gezeichnet.
Der Haupt-Störfaktor ist das fette center pad des SMAs,
und das viele Lötzinn darauf macht auch was aus.
Ich hatte den billigen Prozess ohne impedance control.

: Bearbeitet durch User
von Simulant (Gast)


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Breitbandig bis 3 GHz oder schmalbanding bei 3 GHz?

So ein Stück zu breite Leitung (=zu viel Shunt-C) kann man gut 
kompensieren durch etwas Serien-L davor und dahinter. Damit wird aus dem 
Shunt-C ein Tiefpass.

In deinem Fall kannst du leider das Serien-L auf Coaxseite nicht 
realisieren, sondern nur PCB-seitig.

Eine mögliche Lösung um das zu hohe C' am Pad zu reduzieren wäre eine 
teilweise Massefreistellung unter dem Pad.

von Gerhard H. (ghf)


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Ich gabe den geänderten SMA-edge launcher schon da, aber
noch nicht gemessen.
rot=top, grün=bottom, blau=oberste Innenlage. Die untere
Innenlage ist nicht zu sehen.

von Conrad G. (Gast)


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Simulant schrieb:
> Eine mögliche Lösung um das zu hohe C' am Pad zu reduzieren wäre eine
> teilweise Massefreistellung unter dem Pad.

Das zu hohe C kenne ich ja leider nicht daher wäre die Leitung für ein 
Stück dünner machen herumraterei. Daher meine Idee mit den stubs die 
kann man sich mit etwas kupferfolie zurechtlegen für so mal eben zum 
probieren.

von Simulant (Gast)


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Conrad G. schrieb:
> Simulant schrieb:
>> Eine mögliche Lösung um das zu hohe C' am Pad zu reduzieren wäre eine
>> teilweise Massefreistellung unter dem Pad.
>
> Das zu hohe C kenne ich ja leider nicht daher wäre die Leitung für ein
> Stück dünner machen herumraterei.

Du schriebst oben dass du einen Feldsimulator benutzt hast, der wäre 
hier das richtige Werkzeug. Ich selbst nutzte das auch genau so für 
diese Anwendungszwecke, allerdings bei höheren Frequenzen.

Um den Übergang zu modellieren genügt z.B. das kostenlose Sonnet Lite. 
Tutorials dazu gibt es von Gunthard Kraus.

> Daher meine Idee mit den stubs die
> kann man sich mit etwas kupferfolie zurechtlegen für so mal eben zum
> probieren.

Das hatte ich verstanden, aber zu viel C mit einem Stub (=noch mehr 
Shunt-C) kompensieren zu wollen geht in die falsche Richtung und 
funktioniert breitbandig nicht. Darum hatte ich gefragt ob du es 
breitbandig benötigst oder schmalbandig bei 3 GHz. Schmalbandig könnte 
man durch Verschieben eines Stub entlang der Leitung vermutlich eine 
Kompensation hinbekommen, aber sinnvoller wäre es hier das C des Pad zu 
reduzieren.

So ein Stub für zusätzliches Shunt-C wäre angebracht, wenn du viel 
Serien-L am Steckerübergang hättest, z.B. durch einen Luftspalt zwischen 
Stecker und PCB.

von Conrad G. (Gast)


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Ich habe einen 2D Simulator für die Impedanz der Leitung benutzt. Das 
habe ich auf einem testboard mal verglichen und es passt.

Den Übergang von Coax zu Platine habe ich nicht simuliert. Vielleicht 
muss ich mal openems bemühen aber bis man da was aufgesetzt hat dauert 
das schon.

von Simulant (Gast)


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Conrad G. schrieb:
> Vielleicht
> muss ich mal openems bemühen aber bis man da was aufgesetzt hat dauert
> das schon.

Du machst es auch schwer, dir konkret zu helfen. Wenn du konkrete Daten 
angeben würdest so hätten wir das längst für dich simulieren können, das 
ist in 10 Minuten erledigt.

Schreib doch mal deinen PCB-Lagenaufbau und die Abmessungen des Pads 
auf, dann können wir die Massefreistellung berechnen (analog zum Layout 
von ghf oben).

von Gerhard H. (ghf)


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Ich habe das mit dem ausgespartem SMA-Stecker gerade mal gemessen.
Es ist nur der Mittelleiter angelötet, was ziemlich fummelig war
weil ich in den Canyon des Steckers nicht mal mit der Ultra-fine-Pitch-
Spitze der Metcalstation reingekommen bin. Da musste Heißluft her.
Die Masse ist nicht gelötet, nur Kompression durch die 2 Schrauben.

Der SMA-Übergang ist jetzt leicht induktiv. Vermutlich habe ich
nicht zuviel weggenommen, sondern ich hätte am Platinenrand etwas
FR4 wegfeilen müssen, so 0.2-0.3 mm. Ich wollte aber die Sauerei
mit dem Staub nicht. Im Durchlicht durch die Platine kann man
einen ganz dünnen Spalt sehen.

Der SMA ist vermutlich Rosenberger, ausgebaut aus einem zerstörtem
Testboard für einen Wafertester. Die Impedanz ist etwas höher als
bei der 1. Platine. Die Leitung ist auch nur 10 mil breit gezeichnet.
Ich wollte ja sehen, wie schlimm das wird wenn ich abweiche.
Die Leitung macht auch ein paar überzwerche Kurven. Wirklich
schlimm ist das anscheinend auch nicht. Der 1. rechte Winkel ist
etwa bei 3 div von rechts.
Wenn man den Finger oder die Pinzette hinhält, dann säuft die
Kurve allerdings ab.

Was das TDR eigentlich macht: Es hat einen Sampler mit 18 GHz
Bandbreite und erzeugt nahe am Sampler einen 200mV-Puls mit
adäquater Flankensteilheit. Von dort geht's über eine ziemlich
gute 50-Ohm-Leitung zur Frontplatte. Alles, was reflektiert wird,
wird vom Sampler gesehen & dargestellt. Je später was zurückkommt,
umso weiter weg war die Abweichung. Einbrüche sind kapazitive
Stellen, Spitzen sind induktiv. Ganz auf der rechten Seite ist
die Totalreflektion am Ende der Platine. Dort steigt die Spannung
auf das Doppelte von 200 mV an.

Spielchen für ein verregnetes Wochenende.
Gruß, Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Simulant (Gast)


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Klasse, Gerhard! Schön nachvollziehbar präsentiert und das TDR-Ergebnis 
sieht gelungen aus.

Beitrag #7259081 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Simulant (Gast)


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Bodo T. schrieb im Beitrag #7259081:
> Ganz und gar nicht. TDR ist murks für diese Art Messung.

Na dann ...

Meine Erfahrung: TDR-Auswertung ist perfekt geeignet um Störstellen 
entlang einer breitbandigen Leitung zu lokalieren und den Wert der 
Abweichung zu bestimmen. Gerade bei solchen singulären Störstellen wie 
dem Pad.

Ich nutze das professionell zur Optimierung von Chip-PCB Übergängen bis 
110 GHz. Funktioniert auch prima wenn die TDR-Darstellung aus 
breitbandigen S-Parametern berechnet wird (z.B. mit "TDR Front Panel 
Tool" in Keysight ADS), damit hatte ich kürzlich einen Übergang auf 
einem 28 GHz-Multilayer optimiert. Hat perfekt funktioniert.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Simulant schrieb:
> Na dann ...

Du bist auf einen Troll reingefallen.

Beitrag #7259255 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Simulant (Gast)


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Jörg W. schrieb:
> Simulant schrieb:
>> Na dann ...
>
> Du bist auf einen Troll reingefallen.

Hauptsache es bringen euren Werbekunden Klicks, da helfe ich doch gerne 
:-/

von Gerhard H. (ghf)


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Was für Werbung? Ich sehe keine.

Das Umfeld hier ist mir durchaus peinlich. Hier zu
posten dürfte einem bei potentiellen Entwicklungs-Kunden
eher nachteilig sein, wenn die das mitkriegen.
Egal ob der eigene Artikel nun gut ist oder nicht.

Lange mache ich das nicht mehr mit, wenn Quantität
nicht bald durch Qualität ersetzt wird. Das ist
hier übler als die OpAmpRoller auf diyaudio oder so.

Im Vergleich mit edaboard oder eevblog ein glatter
Platz 25.
Offenes Posten durch guestbots ist der Schlüssel.

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Gerhard H. schrieb:
> Hier zu
> posten dürfte einem bei potentiellen Entwicklungs-Kunden
> eher nachteilig sein, wenn die das mitkriegen.

Naja, ehrlich, wenn deine Entwicklungskunden (d)eine ordentliche 
Nachricht nicht von einem Troll unterscheiden können, dann wäre ihnen 
wohl auch nicht zu helfen.

> Offenes Posten durch guestbots ist der Schlüssel.

Woher kommst du auf "Bot"? Ich habe keinen Zweifel, dass obige multiple 
Persönlichkeit ein Mensch ist.

Es gibt genügend Gäste hier, die vernünftige Beiträge liefern, 
andererseits haben wir eine ganze Reihe angemeldeter Trolle oder 
Halbtrolle (und manche melden sich auch lieber gleich mit drei oder vier 
Accounts an).

: Bearbeitet durch Moderator
Beitrag #7259601 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Gerhard H. (ghf)


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Tja, da gab's obendrüber wohl wieder pünktlich vermeidbare Arbeit.

Und, der Entwicklungskunde hält sich mit sowas nicht
weiter auf. Wenn der Context schon ankotzt, bleibt
der negative Touch kleben.

Wie eine türkische Journalistin über Erdogans Palast sagte:
"Wenn Du einen Esel in ein Schloss stellst, bleibt der immer
noch ein Esel. Aber es macht das Schloss zum Stall."
Der Sultan gab wohl -1.

Beitrag #7259784 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #7260277 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #7260339 wurde von einem Moderator gelöscht.
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