Impedanz einer Mikrostreifenleitung

Silvio K. schrieb:
> Am einfachsten....optimiert...Simulation

aber er hat doch nun schon das passende Messgerät. Und einen 50 Ohm 
Abschlusswiderstand bestimmt auch ;)

Messung geht auch mit TDR.

Hey Leute,

danke für den Input.

Ich kann keine TDR Messung machen, da ich nicht die passenden Messmittel 
habe.

Mir ist auch klar wie ein lambda/4-Transformator funktioniert. Mein 
Problem ist, dass ich keine lambda/4 lange Leitung habe und im Prinzip 
auch nicht weiß wie lange die Leitung ist, weil diese auf zwei Seiten 
der Platine geführt wird.

Habt ihr eine Idee, wie ich ohne Kenntnis der Leitungslänge die Impedanz 
der Mirkostreifenleitung mit dem NWA vermessen kann?

Vielen Dank für die Hilfe.

Peter

An NWA anschließen. Port 1 eine Seite, Port 2 andere Seite.  Die 
S-Parameter im Smithchart anzeigen lassen. Es ist ein Kreis sichtbar. 
Mittelpunkt liegt auf der reellen Achse und der Kreis schneidet den 
Mittelpunkt des Smithcharts. Cursor o.ä. auf ganz rechten Punkt des 
Kreises setzen (Schnittpunkt mit reeller Achse). Dort Wert ablesen. 
Microstripimpedanz ist geometrisches Mittel zwischen diesem Wert und 50 
Ohm.

Voraussetzung: Die maximale Frequenz des NWA entspricht mindestens 
Lambda/4 der Microstrip-Leitung, in dem Fall ergibt sich nur ein 
Halbkreis. Geht der NWA in der Frequenz bis mindestens Lambda/2 dann 
ergibt sich der ganze Kreis.

wenn Du eine open & short- Messung machen kannst, dann wäre ZPlots 
geeignet
http://ac6la.com/zplots.html
die Länge muss man nur "ungefähr" angeben

EMU

Nachtrag: Es geht bei meiner Ausführung um S11 oder S22 (sind 
symmetrisch).

Nachtrag2: Der abzulesende Wert ist an der Stelle des Schnittpunkts mit 
der Horizontalen, die nicht der Mittelpunkt des Smithcharts ist, 
durchzuführen. Ich hatte von dem Punkt ganz rechts geschrieben, das wäre 
wenn die Microstripleitung mehr als 50 Ohm hat. Hat sie weniger, dann 
ist der Punkt aber links.

An der Stelle der Ablesung hast du einen Lambda/4 Transformer, der z.B. 
bei einer 100 Ohm Leitung aus 50 Ohm 200 Ohm macht. Die 200 Ohm liest du 
ab, und deine gesuchten 100 Ohm ergeben sich als geometrisches Mittel 
zwischen 50 und 200 Ohm.

@Bernhard: Ich verstehe deinen Ansatz nicht

Könntest du das mit den Kreisen besser erklären?

Kein Problem: Der Port 2 liefert einen 50 Ohm Abschluss. Wenn der NWA 
die Frequenz durchsweept, dann werden die 50 Ohm durch die Leitung auf 
eine andere Impedanz transformiert, die man an Port 1 messen kann und 
z.B. im Smith-Chart darstellen kann. Und hier ergibt sich eben ein 
Kreis. Kann man auch herleiten, oder ausprobieren. Bei dem Kreis lässt 
sich der Lambda/4 Punkt (oder 3/4 oder 5/4 etc.) ablesen und daraus der 
Wellenwiderstand der Leitung bestimmen aus 50*sqrt(Messwert/50).

Was mir jetzt noch nicht klar ist wie du den Lambda/4 Punkt findest. 
Weil der Wert reell ist? Oder woran siehst du das?

Ich habe bei mir viele Schnittpunkte mit der reellen Achse, aber ich 
benötige ja die Impedanz bei meiner gewünschten Frequenz.

Genau, weil der Wert reell ist. Das ist er nur an genau zwei Stellen.

Wenn du bis zu einem vielfachen von Lambda/4 sweepst, dann bekommst du 
mehrere Punkte, die aber etwa an der gleichen Stelle liegen sollten. Mit 
zunehmender Frequenz sorgt die Dämpfung auf der Leitung dafür, dass der 
Kreis kleiner wird. Nimm für die Berechnung des Wellenwiderstandes den 
ersten Punkt, also bei möglichst kleiner Frequenz. So verfälscht die 
Dämpfung nicht das Ergebnis bei der Berechnung des Wellenwiderstandes.

Aber ich versteh noch nicht welches Lambda/4 ich nehmen soll. Bei meiner 
gewünschten Frequenz habe ich nämlich kein Lambda/4. Und die Impedanz 
hängt doch von der Frequenz ab.

Kann mir das jemand erklären?

Bernhard schrieb:
> An der Stelle der Ablesung hast du einen Lambda/4 Transformer, der z.B.
> bei einer 100 Ohm Leitung aus 50 Ohm 200 Ohm macht. Die 200 Ohm liest du
> ab, und deine gesuchten 100 Ohm ergeben sich als geometrisches Mittel
> zwischen 50 und 200 Ohm.

Also bei mir macht das eine Impedanztransformation auf 70.7 Ohm.

User schrieb:
> Also bei mir macht das eine Impedanztransformation auf 70.7 Ohm.

Korrektur, Bernhard hat recht

Die Leitung ist ungefähr 3 cm lang. Frequenz beträgt 1,5 GHz. Da komm 
ich ja gar nie auf Lambda/4.


Im Smith-Chart schneide ich die reelle Achse bei 20 Ohm. Heißt das dann, 
dass ich bei einem 50 Ohm System eine Leitungsimpedanz von 31,6 Ohm 
habe? Ist die Aussage überhaupt gültig, auch wenn ich mit meiner 
Leitungslänge gar nie Lambda/4 erreichen kann?

Wie würde ich denn die Leitung mit dem NWA vermessen, wenn ich die 
Leitungslänge kenne?

so
Beitrag "Re: Impedanz einer Mikrostreifenleitung"

EMU

Silvio K. schrieb:
> lamdba=3e8/1.5e9 im Freiraum
>
>
>
> auf der Leiterplatte lambda=3e8/1.5e9 * 1/sqrt(epsilon_r)

Vorsicht, bei einer Mikrostreifenleitung ist nicht die 
Dielektrizitätszahl er sonder die effektive Dielektrizitätszahl 
ereffektiv ausschlaggeben. Die Ist von der Geometrie (Substratsicke, 
Leiderbahnbreite, Leiterbahndicke, Dieelektrizitätszahl usw.) abhängig! 
Das lisgt daran, daß bei der Mikrostreifenleitung ein Teil der Felder in 
Luft und ein Teil im Susbtrat ist.

D.h. die Mikrostreifenleitung ist dispersiv und ändert ihre 
Eigenschaften über der Frequenz. Die Rechnung oben gilt nur 
näherungsweise...

Allgemein ist die oben genannte Meßaufgabe nicht ganz einfach wenn man 
ein genaues Ergebnis haben will. Wahrscheinlich muß man dazu mehrere 
Teststrukturen herstellen, um den Wellenwiderstand über den gesamten 
Frequenzbereich korrekt zu erfassen.

Auch TDR ist schwierig, da die Leitung Dämpfung aufweist und der TDR 
eine Mittelung über der Frequenz hat.

Ich würde unterschiedlich lange Teststrukturen machen und diese auch mal 
mit Kurzschluß, offenem Ende und abgeschlossen messen. Dann würde ich in 
einem Simulationswerkzeug wie ADS eintsprechende Modelle anlegen und 
versuchen diese mit den Messungen zu fitten, unter den Annahme, daß die 
Grundeigenschaften der Leitung für jede Teststruktur gleich sine. Am 
Ende bekommt man ein Modell der Leitung, welches Wellenwiderstand und 
Dämpfung gut abbildet.

Die Frage ist in welchem Frequenzband Du es braucht uns wie genau es 
sein soll, d.h. für welchen Zweck...