ВЧ Фильтры. Применение, изготовление, использование.
Экспериментировал вчера с полосовыми фильтрами, получил очень странные результаты. За неимением печатки собрал по-быстрому вот такую конструкцию из двух разъемов SMA, между центральными проводниками которых и запаял фильтр.
Вход фильтра к антенне, выход к приемнику. Земли подключил, “соплей” нет. Проверил анализатором, кривая S21 похожа на ту, что в даташите. Между 868 и 870 плоский участок на уровне примерно -3.5 дб, дальше резкий спад, потом в направлении 1160 плавный рост до примерно -20 дб (что хуже, чем я ожидал). Подключил фильтр между приемником лоры и антенной, проверил уровни. И вот здесь ждал сюрприз. Уровень сигнала, который видит приемник, из-за подключения фильтра очень сильно упал. Без фильтра -88 дбм, с фильтром -108. Т.е 20 дб разницы, что как бы намекает на обрыв в сигнальных цепях… но почему же тогда анализатор показывает корректную картинку?
но почему же тогда анализатор показывает корректную картинку?
Покажите картинку. Очень интересно, как такая конструкция работает. Если при таком исполнении давит на 20 дБ это отлично.
Источником сигнала для приемника, что является ?
Главное понять Вы часом не отрезали случайно кусок рабочего диапазона лоры ? Проверьте настройки по рабочим каналам. И ещё раз гляньте прибором, на предмет живой ли после подключения к лоре остался SAW.
Можно немного улучшить добавив снизу кукок текстолита, который припаян к разъемам, и уже к его полигону подпаять проволочками ножки фильтра. Конечно, на форуме Вам скажут, что так недопустимо делать в СВЧ, но не обращайте на это внимание.
Покажите картинку.
Фильтр живой, подключал его вчера, графики снял только что. Источником явл-ся ретранслятор РУ с терминатором на передатчике. Лежит на расстоянии 2 метра от приемника. Кусок рабочего диапазона не отрезал точно, посколько все рабочие каналы лежат в диапазоне 868 - 870, проверял не раз. Это первое, что пришло в голову.
upd. Еще раз проверил влияние видеопередатчика на лору. Поставил между его выходом и антенной аттенюатор на 40 дб, в итоге фейлсейфы вместо -90 дбм стали происходить при -104. Замена модуля лоры на другой ничего не дала, чувствительность к забитию у них одинаковая.
А КСВ на том же уровне остался ? С фильтром и без. Могла не очень согласованная линия получиться.
Вот часть фильтров
- SAW 1200
-
BPF 1050
-
BPF 1.2GWIDE
-
Самопал 868 (HARPIN), размеры ~120х80 мм. Ватт 10 он выдержит без проблем может и все 50. Материал ФАФ-4Д
- Все на фото
А КСВ на том же уровне остался ? С фильтром и без. Могла не очень согласованная линия получиться.
КСВ подрос до 1.5 где-то. Что касается согласованности, ну не настолько же, чтобы 20 дб терять?😃 В общем, тут мистика какая-то, которую я не очень понимаю…
Игорь, а обычный N1201SA можно использовать для тестирования фильтров? Посмотреть полосу пропускания, потери…? Есди да, то какая методика?
Константин ! Да, можно. Нужно просто прикрутить к одному концу терминатор и посмотреть КСВ, полоса пропускания будет по миниммуму КСВ. Более детальной информации не получить.
КСВ подрос до 1.5 где-то. Что касается согласованности, ну не настолько же, чтобы 20 дб терять?😃 В общем, тут мистика какая-то, которую я не очень понимаю…
Может это лора прото не корректно показывает. Попробуйте с двумя приборами один источник с антенной типа рефлектометра, второй анализатор спектра с антенной и с фильтром или без. Это довольно неплохая схема имитации линка. 20 дб потерять не так то просто.
www.analog.com/en/parametricsearch/11258
Это настраиваемые ВЧ фильтры. Полоса пропускания, которых управляются цифровым способом, можно мгновенно перестраивать диапазон. Есть свои плюсы и минусы.
www.analog.com/en/parametricsearch/11258
Это настраиваемые ВЧ фильтры. Полоса пропускания, которых управляются цифровым способом, можно мгновенно перестраивать диапазон. Есть свои плюсы и минусы.
Ничего себе до чего дошел прогресс! А чем платим за этот роскошный обед? Снижением чувствительности приемника?
Такие фильтры без дополнительного LNA вообще нет смысла ставить, ИМХО.
Такие решения недавно появились на рынке. Просто привожу пример, для расширения кругозора. LNA поставить несложно.
Измерение через пространство ~1.5 м расстояние.
433 Orange 1W. Помехи наводимые на видео тракт приёмника 1200. Наглядная демонстрация спектроанализатором с включенным и отключенным полосовым фильтром на 1000-1400 МГц.
0-1 мин без фильтра
1м-12 сек 1м-50 сек с фильтром
1мин 50 сек и далее без фильтра.
www.youtube.com/watch?v=lyoS_gZft9c
868 LORA. Помехи наводимые на видео тракт приёмника 1200. Наглядная демонстрация спектроанализатором с включенным и отключенным полосовым фильтром на 1000-1400 МГц
0-1м 11сек без фильтра
1м 27 сек с фильтром 1м 55 сек
2-00 2-15 без фильтра
2-21 и далее с фильтром.
Измерение через пространство ~1.5 м расстояние.
Игорь, подскажите. При разводке двухслойной платы под эти мелкие фильтры полосовые (epcos) нужно создавать медные земляные полигоны на обоих слоях или это приведет к нежелательным последствиям?
Вот так пойдет или есть лучшее решение?
С обратной стороны платы контакты SMA разъемов просто висят в воздухе, вот думаю, если залить там всё медью, то и земляная петля будет, и емкость паразитная между землей и сигнальными цепями.
Александр, просто глянь даташит на свой фильтр, обычно там есть пример платы.
Например 194.75.38.69/pdfs/LFCN-490.pdf
Александр, просто глянь даташит на свой фильтр, обычно там есть пример платы.
Нет, уже смотрел, был бы пример референсного дизайна, уже скопировал бы его. Но если верить твоей ссылке, то производитель не видит ничего плохого в том, чтобы обе стороны платы “залить” медью.
Вот так пойдет или есть лучшее решение?
Александр, если так разводить будут потери и фильровать плохо, так свч совсем не разводят. Нижний земляной полигон должен быть с переходками на верхнюю землю. Посчитал и дорисовал в паитне, красные круги места переходок на землю. Считал под FR4 1 мм, разъем сма. Длина платы можно и как у Вас.
Рыжим это отмечена доп медь, до размера фильтра. Главное это разорвать дорожку и пустить землю между разорванной центральной жилой. Переходки диаметром 0,2 0,3 почти по краю идут с шагом примерно две толщины материала. Центральную линию под SAW надо плавно сузить можно и конусом или типа скруглением (в трасировщиках есть авто функция такого)
APP Cad бесплатная программа калькулятор.
Александр, если так разводить будут потери и фильровать плохо, так свч совсем не разводят.
Да понятно, я в СВЧ ноль, особо не претендую, потому и спросил.
Длина платы можно и как у Вас.
У меня длина 20 мм, ширина 10. Кстати, что за две переходки в месте разрыва центрального проводника? Как-то странно они выглядят.
Кстати, что за две переходки в месте разрыва центрального проводника? Как-то странно они выглядят.
Пару переходок желательно поместить максимально близко к земляным выводам SAW. Идея в том, что фильтр ненужные частоты как бы в землю пускает (очень вольная интерпретация), и земляной полигон и контакты должны быть с минимальным сопротивлением.
Копланарная линия под данный разъем и текстолит получается больше чем футпринт SAW, поэтому в месте фильтра приходится делать небольшое сужение.
Да понятно, я в СВЧ ноль, особо не претендую, потому и спросил.
Это - поперечное сечение микрополосковой линии.
Дуги на рисунке - это силовые линии электрического поля, создаваемого при протекании переменного СВЧ тока.
Для создания корректно работающей подобной линии передачи, в совокупности, необходимо учитывать следующие величины:
диэлектрическая проницаемость,
неоднородность диэлектрического заполнения,
частотная дисперсия фазовой скорости…
Волновое сопротивление микрополосковой линии в квазистатическом приближении, вычисляется по формуле:
Эта формула являются аппроксимацией достаточно громоздких выражений, полученных на основе метода конформных отображений.
Учет частотной дисперсии фазовой скорости, требует использования некоторых приближенных формул (опустим эти многоэтажности), или применения численных методов решения уравнений Максвелла, для заданной геометрической конфигурации микрополосковых линий передачи.
Внутреннее пространство микрополосковой линии, всегда ограничено электрическими и магнитными стенками…
Для учета полей рассеяния, применяют уравнения Лапласа, конкретно для распределения поля в поперечном сечении.
Учет продольной компоненты поля, или учет частотной дисперсии фазовой скорости (и эффективной диэлектрической проницаемости линии), даёт достаточно точное численное решение уравнений Максвелла, для конкретной конфигурации поперечного сечения линии передачи.
В теории микрополосковых линий передачи, достаточно немало подобных расчётов.
А ещё есть копланарные линии передачи.
Это хоть и похоже, но совсем разные понятия, если смотреть относительно микрополосков.
Поперечное сечение копланарной линии передачи.
Тут совсем по иному распространяются силовые линии поля:
В системе волн всегда возникает дисперсия и интерференция различных типов поля, которые необходимо учитывать.
Тут о5 идут в ход уравнения Лапласа и Максвелла, эллиптические интегралы, разные аппроксимационные соотношения…
И прочее всяко-разное в подобном ключе.
Если созреет желание, можете легко нагуглить теорию с расчётами и погрузиться в них с головой.
Главное там мозг не сломать! 😃
Более простым языком нам надо, чтобы микрополосковая линия передачи не превращалась в антенну, то есть силовые линии оставались внутри. Наиболее подходящая и получившая широкое распространение это копланарная линия с землей.
Калькулятор www.broadcom.com/appcad . Единственная сложность это переходки, я не представляю, как их делать в домашних условиях.
Вот пример это под RF переключатели плата, до 4,5 ГГц - все отлично. Выше надо брать более тонкий ламинат. Это посчитано на этом калькуляторе AppCad для материала Rogers 4350 толщиной 0,8 мм. В целом это была пробная партия, для понимания как правильно делать СВЧ разводку.
Дорожки не должны быть под маской, и желательно должны быть покрыты иммерсионным золотом. Точки это переходки. Земляной полигон может быть под маской, я его оставил открытым для своих целей. Разводка здесь далеко не идеальна, потому как не была правильно выбрана толщина материала, но основные правила более менее соблюдены.
А восьми-входовых чипов нет, для подобной коммутации? Или, возможно-ли переработать трекер, например под 8 антенных входов? Ну или хотя бы под шесть. Всё таки 4, по хорошему это только сектор, если рассматривать в пределах хорошей чуйке, с каждой из антенн.