Trở kháng của ống dẫn sóng Coplanar khớp nối với mặt đất

Làm cách nào tôi có thể tính toán trở kháng vi sai của Ống dẫn sóng Coplanar được ghép cạnh với mặt đất ?

Tôi không thể tìm thấy bất kỳ máy tính miễn phí trực tuyến nào, vì vậy tôi đã viết một chương trình nhỏ tính toán các trở kháng của CPWG được ghép cạnh và so sánh kết quả tính toán ví dụ với các giá trị tôi có thể tìm thấy tại http://www.edaboard.com /thread216775.html#post919550 (ảnh chụp màn hình của Bộ giải trường trở kháng điều khiển PCB Si6000 ). Vì một số lý do, kết quả của tôi có vẻ sai.

Vì vậy, tôi đã thử tính toán thủ công sau đây với cùng một giải pháp. Tôi đã đi sai ở đâu?

Tôi đã sử dụng các phương trình từ Mạch, Linh kiện và Hệ thống Ống dẫn sóng Coplanar từ Rainee N. Simons (2001). CPWG được ghép cạnh có thể được tìm thấy ở các trang 190-193.

Tính toán của tôi

Đặt . $h = 1.6, S=0.35, W = 0.15, d = 0.15, \epsilon_r = 4.6$

$r = = \frac{d}{d + 2 S} = = \frac{3}{17}$ $r=\frac{d}{d+2S} = \frac{3}{17}$ $k_{1} = = \frac{d + 2 S}{d + 2 S + 2 W} = = \frac{17}{23}$ $k_1 =\frac{d+2S}{d+2S+2W}=\frac{17}{23}$ $δ = = {\frac{(1 - r^{2})}{(1 - k_{1}^{2} r^{2})}}^{1 / 2} \approx 0.992787$ $\delta =\left\{\frac{(1-r^2)}{(1-k_1^2 r^2)} \right\}^{1/2} \approx 0.992787$
$φ_{4} = = \frac{1}{2} \sinh^{2} [\frac{π}{2 h} (\frac{d}{2} + S + W)] \approx 0.176993$ $\phi_4 = \frac{1}{2}\sinh^2\left[ \frac{\pi}{2h}\left(\frac{d}{2} + S +W\right)\right] \approx 0.176993$ $φ_{5} = = \sinh^{2} [\frac{π}{2 h} (\frac{d}{2} + S)] - φ_{4} \approx 0,007438$ $\phi_5 = \sinh^2\left[\frac{\pi}{2h}\left(\frac{d}{2} +S \right)\right] - \phi_4 \approx 0.007438$ $φ_{6} = = \sinh^{2} [\frac{π d}{4 h}] - φ_{4} \approx - 0,171561$ $\phi_6 = \sinh^2\left[ \frac{\pi d}{4h}\right] - \phi_4 \approx -0.171561$
$k_{0} = ϕ_{4} \frac{- (ϕ_{4}^{2} - ϕ_{5}^{2})^{1 / 2} + (ϕ_{4}^{2} - ϕ_{6}^{2})^{1 / 2}}{ϕ_{6} (ϕ_{4}^{2} - ϕ_{5}^{2})^{1 / 2} + ϕ 5 (ϕ_{4}^{2} - ϕ_{6}^{2})^{1 / 2}} \approx 0.786198$ $k_0 = \phi_4 \frac{-(\phi_4^2-\phi_5^2)^{1/2} + (\phi_4^2 -\phi_6^2)^{1/2}}{\phi_6(\phi_4^2-\phi_5^2)^{1/2} + \phi5(\phi_4^2 -\phi_6^2)^{1/2}}\approx 0.786198$ $ϵ_{e f f, o} = \frac{[2 ϵ_{r} \frac{K (k_{o})}{K^{'} (k_{o})} + \frac{K (δ)}{K^{'} (δ)}]}{[2 \frac{K (k_{o})}{K^{'} (k_{o})} + \frac{K (δ)}{K^{'} (δ)}]} \approx 2.800421$ $\epsilon_{\mathrm{eff, o}} =\frac{\left[2\epsilon_r \frac{K(k_o)}{K'(k_o)} + \frac{K(\delta)}{K'(\delta)} \right]}{\left[2\frac{K(k_o)}{K'(k_o)} + \frac{K(\delta)}{K'(\delta)} \right]}\approx 2.800421$
$z_{0, o} = \frac{120 π}{\sqrt{ϵ_{e f f, o}} [2 \frac{K (k_{o})}{K^{'} (k_{o})} + \frac{K (δ)}{K^{'} (δ)}]} \approx 50.4850 (Ω)$ $z_{0,o}=\frac{120\pi}{\sqrt{\epsilon_{\mathrm{eff, o}}} \left[2\frac{K(k_o)}{K'(k_o)} + \frac{K(\delta)}{K'(\delta)} \right]}\approx 50.4850\qquad(\Omega)$ $z_{d i f f} = 2 \cdot z_{o d d} \approx 100, 97 \neq 89, 67 (Ω)$ $z_\mathrm{diff}=2\cdot z_\mathrm{odd}\approx 100,97\neq 89,67\qquad(\Omega)$
$K(k)$ $K'(k)=K\left(\sqrt{1-k^2}\right)$

$\delta$

Cập nhật nhanh:

Tôi chỉ tìm thấy atlc . Một máy tính trở kháng số rất hữu ích. Tôi để nó chạy

create_bmp_for_microstrip_coupler -b 8 0.35 0.15 0.15 1.6 0.035 1 4.6 out.bmp
atlc -d 0xac82ac=4.6 out.bmp

và kết quả là hợp lý gần với SI6000.

out.bmp 3 Er_odd=   2.511 Er_even=   2.618 Zodd=  46.630 Zeven=  99.399 Zo=  68.081 Zdiff=  93.260 Zcomm=  49.699 Ohms VERSION=4.6.1

impedance-matching characteristic-impedance

— một số
nguồn

Chỉ cần bắt đầu nghĩ rằng câu hỏi này có thể tốt hơn cho vật lý.SX?

— someonr

Có thể trên Khoa học tính toán SE, nhưng nó cũng phù hợp ở đây. Đây là một câu hỏi sẽ hữu ích cho nhiều kỹ sư hơn các nhà vật lý.

— Photon

FYI, bạn có các tham số W và S được hoán đổi từ cách tôi thường thấy chúng được xác định. Điều này có thể làm bạn bối rối khi bạn chuyển các giá trị giữa các công cụ khác nhau.

— Photon

@ThePhoton Tôi đã nhận thấy rằng chúng được hoán đổi. Tôi chỉ sử dụng ký hiệu từ Mạch, Linh kiện và Hệ thống Ống dẫn sóng Coplanar.

— someonr

Bất kỳ người mới nào, hãy xem "Tính toàn vẹn thiết kế iCD". Họ có một máy tính cho bản dùng thử miễn phí "Dual Strip Coplanar Waveguide Grounded (CPWG)".

— Keegan Jay

Có vẻ như bạn đã đi sai.

Công cụ LineCalc của Agilent tính toán Z _lẻ = 50,6 ohms và Z _chẵn = 110 ohms cho hình học của bạn, rất gần với kết quả của bạn. Điều này giả định ~ 0 độ dày dấu vết.

Ngẫu nhiên, tham số độ dày dấu vết có ảnh hưởng đáng kể. Với t = 35 um (điển hình cho đồng có mạ trên pcb), Z _lẻ giảm xuống còn 44 ohms, theo LineCalc.

— Photon
nguồn

Thx, có vẻ như đây là vấn đề. Bây giờ cần phải xem làm thế nào để bao gồm độ dày.

— someonr

Ngẫu nhiên, tôi không chắc hình học LineCalc bao gồm mặt phẳng mặt đất. Tuy nhiên, với tỷ lệ 10 trên 1 giữa h và d, đó có thể là một hiệu ứng nhỏ.

— Photon

atlc

Z_{o d d} = 50.092, Z_{d i f f} = 100.185

$Z_\mathrm{odd}=50.092, Z_\mathrm{diff}=100.185$

Nếu tôi định thiết kế với những con số này, tôi sẽ kiểm tra với một người giải trường (như atlc). Hoặc chỉ cần tiếp tục với các số "đủ gần" và yêu cầu cửa hàng fab của tôi sửa chữa (nhưng các cửa hàng fab của tôi sử dụng Polar cho các loại tính toán này, vì vậy tôi tin tưởng họ làm điều đó).

— Photon

Chỉ cần nhận thấy rằng tôi đã sai

ϵ_{r}

$\epsilon_r$ cho atlc. Hình như bạn đúng.

— someonr

Có một máy tính miễn phí cho các đường truyền ghép cạnh. Nó đi kèm với gói giả lập QucsStudio, nhưng là một ứng dụng độc lập. Chỉ cần nhìn vào: http://dd6um.darc.de/QucsStudio/tline.png hoặc http://dd6um.darc.de/QucsStudio/about.html

— Patrick Beier
nguồn