Obvody pro perspektivní kmitočtová pásma



Podobné dokumenty
Ideální pedagogická koncepce výuky mikrovlnných planárních obvodů

Měřená veličina. Rušení vyzařováním: magnetická složka (9kHz 150kHz), magnetická a elektrická složka (150kHz 30MHz) Rušivé elektromagnetické pole

elektrické filtry Jiří Petržela filtry založené na jiných fyzikálních principech

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

Semestrální práce z předmětu X37CAD (CAD pro vysokofrekvenční techniku)

Vysoké frekvence a mikrovlny

Stack Match neboli dělič výkonu pro 144 MHz

Vysokofrekvenční a mikrovlnná technika návody pro mikrovlnné laboratorní experimenty MĚŘENÍ MIKROVLNNÉHO VÝKONU

PB169 Operační systémy a sítě

6-portový anténní přepínač do 100 MHz

Univerzální STACK MATCH neboli dělič výkonu pro KV bez kompromisů

4.7 Planární širokopásmové antény

Pásmové filtry pro 144 a 432 MHz Tomáš Kavalír, OK1GTH

Vektorové obvodové analyzátory

Vlnovod, HMIO, SIW, přechody vedení, koplanární vlnovod, finline, CST MWS,

SSPA 23cm 460W. HPAG modul na originálním chladiči

OK1GTH - ukázka oboru mé činnosti kavalir.t@seznam.cz

Hřebenová trychtýřová anténa

Mikrovlnná měření: výzkum a vzdělávání

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY ŠTĚRBINOVÁ ANTÉNNÍ ŘADA NA BÁZI VLNOVODU INTEGROVANÉHO DO SUBSTRÁTU

Měření vlnové délky, impedance, návrh impedančního přizpůsobení

Radioklub OK2KOJ při VUT v Brně: Kurz operátorů 1 ANTÉNY A NAPÁJEČE. Kurz operátorů Radioklub OK2KOJ při VUT v Brně 2016/2017

24-GHz-Transvertor pro začátek sezóny

Přenosová média KIV/PD Přenos dat Martin Šimek

obecné číslo objednávkové číslo balení 100-/600 typ RG58/U obecné číslo objednávkové číslo balení 200/-/1200 typ RG174/U

1. Měření parametrů koaxiálních napáječů

Dolní propust slouží k potlačení harmonických kmitočtů a měla by být součástí každého vysílacího zařízení. Požadavky na dolní propust: - potlačení

zařízení 2. přednáška Fakulta elektrotechniky a informatiky prof.ing. Petr Chlebiš, CSc.

Širkopásmové dielektrické antény

Jednoduchý ozařovač typu Ring Feed pro 1296 MHz

SIW ŠTĚRBINOVÁ ANTÉNA

Mini RF laboratoř. Nabídkový list služeb. Kontakt: Ing. Tomáš Kavalír, Ph.D. Tel:

Realizace dolní propusti pro 144MHz. Ing. Tomáš Kavalír, OK1GTH

Oscilátory. Oscilátory s pevným kmitočtem Oscilátory s proměnným kmitočtem (laditelné)

E35C. AD-FE/CE, verze 4.0. Technická data. Komunikační modul pro domácnosti

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY NÍZKOŠUMOVÝ ZESILOVAČ PRO PÁSMO 8,4 GHZ LOW NOISE AMPLIFIER FOR 8,4 GHZ

Strukturovaná kabeláž počítačových sítí

Odolný LNA pro 1296 MHz s E-PHEMT prvkem

9 Impedanční přizpůsobení

E35C. Komunikační modul Pro domácnosti. AD-FU/CU/GU verze 4.0. Technické údaje

Profil společnosti POKRAČOVATEL PARDUBICKÉ TELEGRAFIE A TESLY PARDUBICE V OBORU RADIOKOMUNIKACE DODAVATEL VLASTNÍHO RÁDIOVÉHO ŘEŠENÍ:

Popis. Technické vlastnosti

Přenos signálů, výstupy snímačů

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela analýza šumu v elektronických obvodech

Anténní rozvody SAT + TV. Ing.Libor Bartoš

Umělé zátěže 250, 800 a 3000 W

Návrh úzkopásmového zesilovače

Technické kreslení v elektrotechnice

KV pásmové filtry pro m

Rádiové funkční bloky X37RFB Krystalové filtry

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Vazební mechanismy přenosu rušivých signálů. Jiří Dřínovský UREL, FEKT, VUT v Brně

Nízkofrekvenční (do 1 MHz) Vysokofrekvenční (stovky MHz až jednotky GHz) Generátory cm vln (až desítky GHz)

Seriové ATA, principy, vlastnosti

11. Vysokofrekvenční detektory

MĚŘENÍ OBJEKTŮ V PROSTORU POMOCÍ VEKTOROVÉHO OBVODOVÉHO ANALYZÁTORU. Ing. Tomáš Urbanec, Ph.D.

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

Měření ve stíněné komoře

Odrušení plošných spoj Vlastnosti plošných spoj Odpor Kapacitu Induk nost mikropáskového vedení Vlivem vzájemné induk nosti a kapacity eslechy

PŘELAĎOVÁNÍ AKTIVNÍCH FILTRŮ POMOCÍ NAPĚŤOVĚ ŘÍZENÝCH ZESILOVAČŮ

Katedra elektromagnetického pole K Kurs AWR MO. ukázková úloha. Analýza filtrů

Z P R Á V A. o výsledcích měření nežádoucího vyzařování vysílacího rádiového zařízení Ubiquti Power Bridge M10 EU

Zásady návrhu a aplikace A/Č obvodů

Ceský telekomunikacní

NÁVOD K OBSLUZE REPEATER PICO NEW (XA6742, XA6742_V2)

Navrhované a skutečné rozměry. Návrhová pravidla pro návrh topologie (layoutu) čipu. Základní parametry návrhových pravidel

Pasivní prvky: kabely

Anténní rozbočovač pro bezdrátové mikrofony

Využití komplementarity (duality) štěrbiny a páskového dipólu M

STAVEBNÍ PRVKY POČÍTAČOVÉ SÍTĚ

Drátové antény. Obr. 9.1 Rukávový dipól (vlevo) monopól s umělou zemí (vpravo).

Programovatelné kanálové konvertory série 905-PC

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY REKONFIGUROVATELNÁ ŠTĚRBINOVÁ ANTÉNNÍ ŘADA RECONFIGURABLE SLOT ANTENNA ARRAY

Konference RADIOKOMUNIKACE Pardubice EMC LTE DVB-T. zkušenosti z měření (šetření rušení) Tomáš Vik Český telekomunikační úřad

Širokopásmová dipólová anténa s drážkovaným reflektorem

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

MĚŘENÍ POTLAČENÍ SIGNÁLU PŘI OPAČNÉ POLARIZACI V DUPLEXNÍ ANTÉNĚ

Mikrovlnný senzor pro extrémní provozní podmínky

elektrické filtry Jiří Petržela filtry se spínanými kapacitory

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Přenosová technika 1

Elektromagnetické pole, vlny a vedení (A2B17EPV) PŘEDNÁŠKY

Katalogový list Návrh a konstrukce desek plošných spojů. Obj. číslo: Popis. Ing. Vít Záhlava, CSc.

elektrické filtry Jiří Petržela všepropustné fázovací články, kmitočtové korektory

Vedení vodiče HVI v prostředí s nebezpečím výbuchu. Překlad Publication No / UPDATE Id. No

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol

Ceský telekomunikacní

FEKT VUT v Brně ESO / P9 / J.Boušek 1 FEKT VUT v Brně ESO / P9 / J.Boušek 2. Uzemněné hradlo - závislost na změně parametrů

1. Kondenzátory s pevnou hodnotou kapacity Pevné kondenzátory se vyrábí jak pro vývodovou montáž, tak i miniatrurizované pro povrchovou montáž SMD.

Termočlánkové konektory

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Teoretická elektrotechnika - vybrané statě

1 U Zapište hodnotu časové konstanty derivačního obvodu. Vyznačte měřítko na časové ose v uvedeném grafu.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Návod k použití P6181 P6191 Převodník teploty z čidla Pt100 na proudovou smyčku 4-20 ma

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/

NÁVRH 3D VIVALDIHO ANTÉNNÍ ŘADY PRO RADAROVÉ APLIKACE

Anténní řada 2x2 pro přenos digitálního TV signálu v pásmu 4,4 až 5 GHz

Návrh a Konstrukce Antén

NEX 645 AGC kanálový zesilovač

Transkript:

Komunikační systémy pro perspektivní kmitočtová pásma Obvody pro perspektivní kmitočtová pásma Tomáš Urbanec Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně

Poděkování Vytvoření této prezentace bylo finančně podpořeno projektem CZ.1.07/2.3.00/09.0092 Komunikační systémy pro perspektivní kmitočtová pásma operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost. Finanční podpora byla poskytnuta Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Program prezentace perspektivní pásma propojovací vedení konektory obvodová vedení selektivní obvody pasivní obvody aktivní obvody měření strana 3

Perspektivní pásma vyšší kmitočty = větší šířka pásma k dispozici při uvažování přenosu bod-bod s rostoucím kmitočte roste zisk antén menší šance vzájemného rušení nižší oblíbená pásma: 2,4GHz 5GHz 10GHz 83,5MHz šířka pásma 255MHz šířka pásma 288MHz šířka pásma strana 4

Perspektivní pásma Perspektivní volná pásma pro přenos dat: 60GHz 9GHz šířka pásma 71-76GHz, 81-86GHz ne stálé venkovní instalace 10GHz šířka pásma různá omezení: max. e.i.r.p, zisk antén, spektrální hustota, použití další pásma zpoplatněna, příp. specifické použití - radary strana 5

Propojovací vedení koaxiální kabely semirigid vnější vodič trubka měď, případně hliník, nerez ocel + povrchová úprava cínování, stříbření - ohyb pomocí nástrojů pro zachování průřezu hand formable vnější opletení z mědi, většinou cínované vodiče, ohyb ručně bez nástrojů maximální pracovní kmitočet omezen mezním kmitočtem nejbližšího vyššího vidu TE11 λ > λ R r m 0 0 strana 6

Propojovací vedení typ UT-034 UT-047 UT-085 UT-141 UT-250 průměr vnějšího vodiče [mm] 0.86 1.14 2.18 3.58 6.35 mezní kmitočet [GHz] 155 109 61 34 19 útlum pro 10GHz [db/m] 5.2 3.7 2.2 1.4 0.9 maximální přenášený výkon pro 10GHz [W] 7 17 48 117 238 zmenšování průměru způsobuje nárůst měrného útlumu ztrát snahou je zvolit co největší průměr, který kmitočtově a aplikačně vyhoví strana 7

Propojovací vedení Vlnovody -při potřebě propojení s malým útlumem lze použít pouze vlnovody označení pracovní pásmo [GHz] vnitřní rozměry cca [mm] útlum [db/m] maximální přenášený výkon [W] WR90, R100 8.20 12.40 22.86*10.16 0.134 200 000 WR42, R220 18.00 26.50 10.67*4.32 0.433 43 000 WR15, R620 50.00 75.00 3.76*1.88 1.51 30 000 WR10, R900 75.00 110.00 2.54*1.27 2.69 14 000 pro dosažení maximálních přenášených výkonů je nutné vlnovody aktivně chladit strana 8

Konektory Pro opakovatelný rozpojitelný kontakt koaxiálního vedení maximální pracovní kmitočet dán vnitřními rozměry nesmí vznikat další vid všechny typy konektorů mají standardizovány styčné plochy, vnitřní konstrukce většinou know-how výrobce praktické parametry jsou dány precizností provedení, použitými materiály, vyřešením vnitřních přechodů mezi jednotlivými prvky... každý konektor je navržen pro specifické použití = na kabel konkrétního průměru, na panel dané tloušťky, atd. strana 9

Konektory N konektor vymyšlen kolem roku 1940 původně do 1GHz v průběhu let byl design vylepšen a jeho precizní verze fungují až do 18GHz strana 10

Konektory SMA konektor nejčastěji používaný konektor maximální pracovní kmitočet 26GHz levné verze fungují třeba jen do 5GHz strana 11

Konektory úspěšný konektor SMA byl dále vylepšován a vznikly konektory kompatibilní po stránce kontaktních ploch, uvnitř řešené jinak 3.5mm precizní řešení, vzduchové dielektrikum, max. 26GHz SSMA max. 36GHz 2.92mm (K) max. 40GHz strana 12

Konektory pro vyšší kmitočty byl navržen 2.4mm konektor max. kmitočet 50GHz již nekompatibilní kontakty s SMA! další verzí je 1.85mm (V) konektor mechanicky kompatibilní s 2.4mm max. kmitočet 65GHz strana 13

Konektory 1mm konektor (W1) pro nejvyšší kmitočty max. 110GHz velmi drahý nutnost velmi precizní výroby strana 14

Konektory montáž konektoru nabývá na významu s rostoucím kmitočtem pro f=1ghz je řešení nekritické pokud nejde o extrémní použití = nízkošumové aplikace, nebo naopak přenos vysokých výkonů, lze montáž zvládnout na koleně pro sériové profi montáže speciální nástroje a přípravky -ořezávací nože na kabely - krimpovací kleště -různé držáky pro vystředění a správnou pozici pinů mechanické ochrany přechodu konektor-kabel např. lepicí smršťovací bužírky strana 15

Konektory pro vyšší kmitočty, popisy montáže od výrobce pro konkrétní konektor určený pro jeden typ kabelu větší problémy s konektory při přechodu na jiný typ vedení = mikropásek, koplanární vlnovod se zemí, či bez vzhledem ke množství konfigurací a kombinací materiálů, tlouštěk substrátů a permitivit správné řešení výrobci neuvádějí. Pro kmitočty nad cca 10GHz kritické, nutno do detailu simulovat celý přechod strana 16

Konektory přechod koaxiální vedení koplanární vlnovod se zemí strana 17

Konektory přechod koaxiální vedení mikropásek strana 18

Konektory pro spojování vlnovodů se používají normalizované vlnovodné příruby cca od 50GHz výše jsou montážní otvory se stejnou roztečí, mění se jen rozměry vlnovodu strana 19

Obvodová vedení všechny spoje v mikrovlnných obvodech musí mít definovanou impedanci, pokud chceme získat očekávané chování obvodu pokud se říká pravidlo pro soustředěné parametry l< g /10 je potřeba se podobným pravidlem zabývat v obvodech i z hlediska přesnosti jejich návrhu a použití adekvátní výrobní technologie strana 20

Obvodová vedení mikropáskové vedení koplanární vlnovod koplanární vlnovod s pokoveným substrátem štěrbinové vedení strana 21

Obvodová vedení mikropáskové vedení strana 22

Obvodová vedení nejčastější použití na nižších mikrovlnných pásmech malá disperze problém rozptylového pole pro vysokou izolaci nutno dodatečně stínit rozsah impedancí cca 15-150Ω strana 23

Obvodová vedení koplanární vlnovod nejčastější použití v obvodech, kde není dostupný pokovený substrát z obou stran, nebo technologie nenabízí prokovy snadná montáž součástek sériově i paralelně problém rozptylového pole je nad substrátem i pod ním, pokud se substrát umístí na kovovou podložku vznik rezonancí, parazitních vidů rozsah impedancí cca 30-150Ω nízké impedance pouze s úzkou štěrbinou mezi páskem a zemními rovinami strana 24

Obvodová vedení koplanární vlnovod P strana 25

Obvodová vedení Koplanární vlnovod s pokoveným substrátem strana 26

Obvodová vedení Koplanární vlnovod s pokoveným substrátem zemní vrstva cíleně je nutno sledovat vznik parazitních vidů strana 27

Obvodová vedení Koplanární vlnovod s pokoveným substrátem a prokovením strana 28

Obvodová vedení Koplanární vlnovod s pokoveným substrátem a prokovením potlačení nežádoucích vidů propojením zemních rovin zmenšení příčného rozměru pracuje až do vzniku vidu TE10 pod páskem a do kmitočtu, kdy prokovy přestanou tvořit vodivé stěny (vzdálenost mezi prokovy cca g /4) strana 29

Obvodová vedení Štěrbinové vedení velký příčný rozměr obtížné zapojení součástek do série rozptylové pole pod i nad rovinou strana 30

Obvodová vedení Vlnovod integrovaný do substrátu strana 31

Obvodová vedení Vlnovod integrovaný do substrátu velký příčný rozměr na nízkých kmitočtech prokovy musí být blíže, než g /4 útlum podobný, jako vlnovod vyplněný dielektrikem signál uzavřen uvnitř = žádné rozptylové pole strana 32

Selektivní obvody mikropáskové filtry s rostoucím kmitočtem klesá kvalita, problematická opakovatelnost výroby vlnovodné filtry finančně náročná přesná mechanická výroba lze získat vysokou jakost obvodů filtry jsou většinou laděny mechanickými prvky (šrouby) na přesný tvar přenosové funkce strana 33

Selektivní obvody Dielektrické rezonátory pracují na principu totálního odrazu na rozhraní keramického materiálu s vysokou permitivitou a vzduchu Q > 5000 kmitočet do cca 25GHz strana 34

Selektivní obvody vlnovodné filtry integrované do substrátu menší jakost daná dielektrikem snadná výroba Mira, F., Bozzi, M., Giuppi, F., Perregrini, L. and Georgiadis, A. (2010), Efficient design of SIW filters by using equivalent circuit models and calibrated spacemapping optimization. Int J RF and Microwave Comp Aid Eng, 20: 689 698. doi: 10.1002/mmce.20478 strana 35

Pasivní obvody se soustředěnými parametry kapacitory, rezistory a induktory pro mikrovlnná pásma lze využít pouze obvody, které jsou k tomu určeny výrobcem = definované chování díky rostoucímu kmitočtu se zmenšují pouzdra 0402, 0201, použití nepouzdřených čipů strana 36

Pasivní obvody se soustředěnými parametry příklad rezistorů fy Vishay Sfernice strana 37

Pasivní obvody se soustředěnými parametry Příklad kapacitorů pro širokopásmové aplikace ATC v 0402 pouzdru strana 38

Pasivní obvody se soustředěnými parametry Příklad induktorů pro širokopásmové aplikace Coilcraft BCR strana 39

Pasivní obvody se soustředěnými parametry Pro vyšší mikrovlnné kmitočty jsou již tyto obvody řešeny na čipech spolu s aktivními prvky strana 40

Aktivní obvody diskrétní tranzistory běžně na 10GHz, některé do 26GHz pro vyšší pásma celé funkční bloky na čipu vnitřně přizpůsobené tak, aby výstupní brány měly definovanou impedanci 50Ω protože každé propojení vnáší do vedení diskontinuitu, je třeba s připojením počítat, kompenzovat ho, či započítat do přizpůsobovacího obvodu součástí popisu obvodu je pak konkrétní postup připojení strana 41

Aktivní obvody příklad zapojení zesilovače Avago AMMC-5040 strana 42

Aktivní obvody čip je většinou jiné tloušťky, než připojovaný substrát použije se podložka vhodné tloušťky připojení většinou pomocí bondování délka bondovacích drátků velmi omezena, většinou pro snížení indukčnosti několik paralelně strana 43

Aktivní obvody Nejznámějšími výrobci obvodů pro milimetrová pásma jsou AVAGO zesilovače do 40GHz čipy i pouzdřené směšovače do 50GHz HITTITE zesilovače do 86GHz směšovače do 90GHz UMS zesilovače do 77GHz směšovače do 77GHz diody do 3 THz strana 44

Měření Použití vektorových obvodových analyzátorů do cca 70GHz samotné přístroje na koaxiálních vedeních výše pak rozšiřující měřící hlavy pokrývající jednotlivá vlnovodná pásma většina měření se odehrává přímo na čipech vyloučení parazitních jevů při přechodech na DPS měření pomocí probe station strana 45

Měření probe station Cascade microtech strana 46

Měření probe station používá speciální sondy pro kontakt na substráty, do 110GHz s koaxiálním připojením k vektorovému obvodovému analyzátoru, výše pak s vlnovodným připojením strana 47

Zdroje www.ctu.cz www.flann.com www.pasternack.com mpd.southwestmicrowave.com www.minicircuits.com wikipedia.org microwaves101.com www.anritsu.com www.t-ceram.com www.atceramics.com www.vishay.com www.coilcraft.com www.avagotech.com www.hittite.com www.ums-gaas.com www.cmicro.com strana 48

Poděkování Děkuji za vaši pozornost! Vytvoření této prezentace bylo finančně podpořeno projektem CZ.1.07/2.3.00/09.0092 Komunikační systémy pro perspektivní kmitočtová pásma operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost. Finanční podpora byla poskytnuta Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. strana 49

Kontakt Tomáš Urbanec Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně Purkyňova 118, 612 00 Brno Tel: 541 149 104 Fax: 541 149 244 strana 50