Hallo alle zusammen, ich habe eine Frage bezüglich der korrekten Bauteilauswahl für hochfrequente Schaltungen um die 5GHz. Passive Bauteile werden nun auch bei HF Anwendungen benötigt, doch welches Material und Bauart sollte man wählen? Bei Induktivitäten hat man ja die Auswahl zwischen: Keramik-SMD,Ferrit-SMD, SMD-Dünnfilm, Multilayer-Keramik-SMD, Luftspulen, ... usw. Bei Widerständen: Metalloxid-, Folie,Dünn- und Dickschichtwiderstände usw. . Auch die Materialen variieren von Kohle, Aluminium, Bei Kondensatoren Folienkondensatoren, Multilayer, .... Eine riesige Auswahl doch ich weiß nice so richtig was ich am besten wählen soll. Gibt es da Literatur oder Tabellen? Was wählt Ihr? Beste Grüße
Bei so hohen Frequenzen versucht man nach Möglichkeit diskrete Bauelemente zu vermeiden und in die Strukturen des Layouts zu verstecken bzw zu integrieren. Viele leistungsfähige Schaltungsfunktionen lassen sich so als Layout Strukturen umsetzen. Man muss lernen in Wellenlängen und elektromagnetische Felder zu denken und mit verteilten RLCs im Gegensatz zu "Lumped Components". Diskrete Komponenten haben parasitäre Eigenschaften wie z.B. Selbstresonanz Effekte bei Cs, Anschlußkapazitäten und Induktivitäten bei Widerständen. die der Entwickler genau kennen muss um Nebeneffekte zu maskieren. Deshalb wird man nach Möglichkeit simulieren zu versuchen. Es gibt eine Anzahl von freier Software die für einfache Projekte oft reichen oder nützlich sind. Der erfahrene Entwickler kann oft die "Feinde" in Freunde verwandeln wenn er die parasitären Effekte im Design "versteckt" und ausnützen kann. Bei weiten Frequenzbereichen kann es passieren, daß Oberwelleneffekte auftreten die für unwillkommene Überraschungen sorgen können. Abblock Cs macht man oft Breitband durch entsprechende Geometrie des Layouts (Radial Stub). Siehe hier: https://www.flambda.com/stub/stub.php Damit kann man z.B. die Wirkung eines Abblock Cs im gewuenschten Frequenzbereich breitbandig machen. Induktivitäten kann man oft durch dünne Leiterzüge berechneter Länge und Impedanz ersetzen. Man kann zum Beispiel Filter diverser Art als Streifenleitungen konzipieren ohne irgendwelche Bauteile. Da ist dann die LP die Komponente. Auch wird man meist bei diesen Frequenzen mit HF gerechten LP Substraten arbeiten müssen um definierbare Wellenwiderstände und niedrige Verluste zu erzielen. FR4 ist meist völlig ungeeignet. Die Firma Rogers ist da ein Beispiel mit ihrem Duroid-RT. Als Verstärker und Mischer sollte man nach Möglichkeit sogenannte MMICs verwenden die schon für 50 Ohm ausgelegt sind um aufwendige Impedanztransformationen vermeiden zu können. Auch die Übergänge zwischen Leiterplatte und brauchbare Coaxialbuchsen müssen beherrscht werden. Wenn man also auf diesen Gebiet noch keine Erfahrung hat steht man erst mal vor der Wand. Am besten ist es mal am Anfang das Internet nach Beispielen von Mikrowellen Layouts zu durchsuchen und entsprechend Fachbücher und Appnotes zu studieren. Auch sollte man lernen die freien und kommerziellen Simulationsprogramme zu beherrschen. Siehe hier für den Anfang: https://www.microwaves101.com/ https://www.microwaves101.com/encyclopedias/low-noise-amplifiers Ob Dir das hilft weiß ich nicht. Mikrowellen Design ist vom herkömmlichen Design total verschieden.
Ich wuerd mal die Datenblaetter der Bauteile konsultieren. Also eher keine Restposten aus der Bucht.
Diskrete Cs und Ls machen bei diesen Frequenzen in der Regel keinen Sinn. Anpassungen werden in Streifenleitertechnik als geätzte Struktur auf der Platine realisiert. Stichworte Smith-Diagramm, S-Parameter. Widerstände kommen im GHz-Bereich im Signalweg normalerweise nicht vor. Da ist man froh, wenn man keine Verluste hat :-) Für definierte Signalreduktion werden koaxiale Dämpfungsglieder eingesetzt.
Vicky M. schrieb: > Bei Induktivitäten hat man ja die Auswahl zwischen: > > Keramik-SMD,Ferrit-SMD, SMD-Dünnfilm, Multilayer-Keramik-SMD, > Luftspulen, ... usw. > > Bei Widerständen: > > Metalloxid-, Folie,Dünn- und Dickschichtwiderstände usw. . Auch die > Materialen variieren von Kohle, Aluminium, > > Bei Kondensatoren > Folienkondensatoren, Multilayer, .... Bei 5GHz hast du nicht mehr viel Auswahl an diskreten Bauteilen, weil sie vor allem winzig sein müssen. 1pF z.B. hat bei 5GHz nur noch einen Blindwiderstand von 30 Ohm, und ein noch einigermaßen handhabbarer SMD-Kondensator der Baugröße 0201 (0,6mm x 0,3mm) mit dieser Kapazität hätte allein schon aufgrund seiner Abmessungen eine Eigenresonanz von nur 2GHz. Darüber verhält er sich als Induktivität! Aus diesem Grund werden passive Bauteile in solchen Schaltugen fast nur nur für die Beeinflussung von Gleichstrom oder relativ niedrigen Hochfrequenzen (z.B. ZF, Modulation) verwendet. Abblockung, Drosseln, Anpassung und Bandfilter macht man vorzugsweise mit Leiterstücken unterschiedlicher Länge und Breite.
> SMD-Kondensator der Baugröße 0201 (0,6mm > x 0,3mm) mit dieser Kapazität hätte allein schon aufgrund seiner > Abmessungen eine Eigenresonanz von nur 2GHz. Glaub ich nicht. Als S.B.Z.ler mit Antennenverstärkerbauerfahrung weiss ich zumindest bis 860 MHz bescheid. Das sind ja immerhin auch 0.86 GHz! Und S.B.Z.-Kondensatoren waren nie so niedlich wie die kleine Kröte in 0201.
Wer HF macht benötigt die S-Parameter schau hier: https://ds.murata.co.jp/simsurfing/index.html?lcid=en-us
Moin Vicky, wie schon geschrieben sind diskrete Passive bei 5GHz selten. Am häufigsten dürften noch Cs zu finden sein, ATC hat speziale Keramik Cs im Angebot, aber erschreck Dich nicht bei den Preisen. Franco Rota hat vor einigen Jahren in den UKW-Berichten gezeigt, wie man durch 90 Grad gedrehte, eigentlich nicht bestimmungsgemäße, Montage die parasitären Induktivitäten dieser Cs weiter reduzieren kann. Tipps vin Leuten welche die wunderbare SBZ mit krimineller Energie durch bunte Darstellung des Westens zersetzt haben helfen bei 5 GHz nicht. Die TV Wellenlänge endete einst bei 35 cm, das ist selbst mit (kurzen) bedrahteten Bauteilen noch zu machen.
Vicky M. schrieb: > Passive Bauteile werden nun auch bei HF Anwendungen benötigt, doch > welches Material und Bauart sollte man wählen? Hallo Vicky was hast du an Messmöglichkeiten für diese Frequenzen zur Verfügung? Hast du Zugriff zu einen Netzwerkanalyzer für diesen Frequenzbereich? Ganz so kritisch wie einige hier geschrieben haben sehe ich das nicht. Normale SMD Bauteile insbesonders Widerstände können bei 5GHz durchaus noch funktionieren, sofern sie nicht hochohmiger als ein paar hundert Ohm sind. Man sollte aber auf einer Probeplatine solche Widerstände die man einsetzen will vorheran einen Netzwerkanalyzer durchmessen. Ich habe ( zumindest bei 4,3 GHz noch durchaus brauchbare Erfahungen gemacht mit handelsüblichen Widerständen der Größe 0806. Kondensatoren kann man mehrere Größen paralell schalten. 1pf 10pF 100pf eventuell noch 1nF. wobei der kleinste direkt auf die Leiterplatte gelötet wird und die anderen entsprechend der größe huckepack darauf. Oder alternativ senkrecht auf der langen Seite stehend direk als Block nebeneinander. Hier dann der kleinste in der Mitte des Blocks. HF Führende Leiterbahnen sollte man als coplanare Leitungen mit Massefläche auf der Unterseite der Platine ausführen wobei seitlich der Coplanare Leitungen alle 5mm die Masse der oberen Seite zur Unterseite durchkontaktiert werden sollte. Als aktive Baulemente würde ich intern an 50 Ohm angepasste Bauelemente den Vorzug geben. ( MMICs als Verstärker usw ). Koaxbuchsen würde ich die nehmen welche seitlich an die Leiterplatte gesetzt werden. Hier sollte man in der Tat Markenprodukte wie Rosenberger Telegärtner etc verwenden. Nonameprodukte ala Ebay oder Reichelt birgt das Risiko, das sie keinen definierten Wellenwiderstand haben. Leiterplattenmaterial geht bei 5GHz durchaus noch 0,8mm dickes FR4 Material. 1,5mm werden die Verluste zu groß. Es sei denn man will Induktivitäten und Kapazitäten als Leiterbahnenstruktur realisieren. ( Tiefpässe Bandpässe usw ). Dann sind die Toleranzen des Dielektrikums zu groß. In diesen Falle sollte nam Roger-Leiterplattenmaterial nehmen. Allerdings generell sollte man ein Minimum an Messmöglichkeiten in diesem Frequenzbereich haben. Ideal wäre natürlich ein vektorieller Netzwerkanalyzer. Notfalls tut es auch einWobbler mit einer guten VSWR Messbrücke welche bei 5GHz noch 35-40db Richtschärfe hat. Signalgenerator und HF Milivoltmeter sind auch anzuraten. Ralph Berres
ZF schrieb: > das ist selbst mit (kurzen) bedrahteten Bauteilen noch zu machen. Jupp, bis 2m Gehts wunderbar mit THT.
ZF schrieb: > Tipps vin Leuten welche die wunderbare SBZ mit krimineller Energie durch > bunte Darstellung des Westens zersetzt haben Was ist das denn für ein geistiger Dünnschiß?
Ich bleib trotzdem dabei.
Niemals hat ein 1 pF in 0201
> eine Eigenresonanz von nur 2GHz.
Wohlgemerkt der Kondensator an sich.
Mein Messzeug hört leider bei 1 GHz auf.
Wenn hier jemand was taugliches zum Messen, möge er das doch
bitte mal tun.
Ersatzweise werde ich versuchem das mal nachzurechnen.
nachtmix schrieb: > 1pF z.B. hat bei 5GHz nur noch einen Blindwiderstand von 30 Ohm, das ist OK und ein > noch einigermaßen handhabbarer SMD-Kondensator der Baugröße 0201 (0,6mm > x 0,3mm) mit dieser Kapazität hätte allein schon aufgrund seiner > Abmessungen eine Eigenresonanz von nur 2GHz. > Darüber verhält er sich als Induktivität! Das rechne uns mal bitte vor. Wie groß ist die Wellenlänge bei 5GHz? Richtig 6cm!!! Selbst mit Verkürzungsfaktor komme ich niemals auf 0,6mm Ralph Berres
Für SMD-Kondensatoren wird seit vielen Jahren ATC als Hersteller empfohlen: http://www.atceramics.com/ Manche SMD-Widerstände werden für Hochfrequenz spezifiziert, vor allem durch einen Laserabgleich ohne spiralförmige Einschnitte, die die Induktivität erhöhen "Low-inductance non-helical trimmed product": https://www.vishay.com/docs/28759/cma0204hf.pdf Irgendwann ist es aber wirklich vorbei mit Bauteilen im Gehäuse, dann wird mit gebondeten Chips gearbeitet.
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Bearbeitet durch User
Ein billiger 4,7pF-Kondensator der Baugröße 0603 in NP0-Keramik hat eine Serienresonanzfrequenz von ca. 1900MHz. Das war seinerzeit sehr praktisch für den Einsatz als Koppelkondensator im HF-Teil von DECT-Schnurlostelefonen :-). Kondensatoren mit höherer Kapazität hatten dann eine niedrigere SRF. 1pF in 0201 dürfte eine deutlich höhere SRF haben als 2 GHz.
Hier https://ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html?lcid=en-us könnt ihr die Kurven der normelen (nicht speziell für Mikrowellen optimierten) Keramik Cs von Murata plotten lassen.
Angehängte Dateien:
-
1pF.png
28 KB
Ja, danke für den Link. Ist doch schön wenn einen das Bauchgefühl das richtige grsagz hat. Der im Diagramm ist ein 1 pF in 0201.
Ich habe 1989 den 11Ghz LNB für den ersten Astra aus der Elrad nachgebaut und dabei selbstgemachte Teflon-C nach Anleitung gefertigt. Irgendwelche anderen Bauteile bis auf die HEMT Transistoren kamen im Signalweg aber nicht vor. Heute macht mans, wie oben beschrieben, am besten im Layout auf gutem Platinenmaterial. Anschauen kann man sich dafür die Innereien handelüblicher SAT LNBs.
ZF schrieb: > Moin Vicky, > > wie schon geschrieben sind diskrete Passive bei 5GHz selten. Am > häufigsten dürften noch Cs zu finden sein, ATC hat speziale Keramik Cs > im Angebot, aber erschreck Dich nicht bei den Preisen. Franco Rota hat > vor einigen Jahren in den UKW-Berichten gezeigt, wie man durch 90 Grad > gedrehte, eigentlich nicht bestimmungsgemäße, Montage die parasitären > Induktivitäten dieser Cs weiter reduzieren kann. Dazu gibt es eine AppNote von TI: sloa069 Seite 5ff. Arno
Den Artikel meinte ich, Seite 3 https://www.rf-microwave.com/app/resources/uploads/diodes/UKW_NW303.pdf
OK. Die Grundlagen bei beiden Artikeln gehen offensichtlich auf ATC zurück. Arno
Ralph B. schrieb: > und ein >> noch einigermaßen handhabbarer SMD-Kondensator der Baugröße 0201 (0,6mm >> x 0,3mm) mit dieser Kapazität hätte allein schon aufgrund seiner >> Abmessungen eine Eigenresonanz von nur 2GHz. >> Darüber verhält er sich als Induktivität! > > Das rechne uns mal bitte vor. Na ja, das war vielleicht etwas voreilig. Ich war selbst überrascht, dass die Frequenz so niedrig sein soll. Ich hatte mal kurz ins Datenblatt der hier vorhandenen Murata GRM0335C1E1R0CA01D (1pF, 0201) geschaut, aber leider keine Resonanzkurven gefunden. Darum habe ich mit der Faustformel 1nH/mm gerechnet, und das ergibt dann bei 0,6mm Länge und 1pF eine Resonanzfrequenz von 6,5GHz. Offenbar ist mir da auch noch ein Rechenfehler passiert (wahrscheinlich pi verloren) und schon waren es nur noch 2GHz. Zonengabi hat ja nun ein Diagramm gepostet, dass die Selbstresonanz für einen (wohl etwas anderen) 1pF-Kondensator bei etwa 11 GHz zeigt. Deshalb habe ich versucht meine Schätzung etwas genauer zu machen: 0,6mm ist die Gesamtlänge des Kondensators incl. der metallisierten Endstücke. Diese liegen aber im montierten Zustand auf dem Microstrip auf, sind also eigentlich Teil der Leitung, so dass der eigentliche Kondensator nur 0,25mm lang ist. Daraus ergibt sich dann eine Resonanzfrequenz von 10GHz, im Hinblick auf die Ungenauigkeit der Abschätzung also der praktisch gleiche Wert, den auch das Diagramm zeigt. Gut das mal gerechnet zu haben ;-) Ralph B. schrieb: > Hast du Zugriff zu einen Netzwerkanalyzer für diesen Frequenzbereich? Ja, habe ich. Geht bis 20GHz, wegen einer Macke z.Zt. leider nicht unter 250MHz. Werd mal schauen, ob ich ein Stück aus einer alten LNB-Platine rausschneiden kann (wegen der Durchkontaktierungen des CPW) und dann so einen Kondensator draufhalten oder festlöten. Ich hatte mir vor Jahren ein kleines Sortiment dieser 0201 Kondensatoren von 0,5pF bis 100pF bei Mouser zusammengekauft. Wird aber nicht vor dem 5. März passsieren. Ralph B. schrieb: > Wie groß ist die Wellenlänge bei 5GHz? Richtig 6cm!!! > > Selbst mit Verkürzungsfaktor komme ich niemals auf 0,6mm Das ist auch nicht nötig. Hier geht es ja nicht um das Abstrahlungsverhalten, sondern um Resonanzen, die unabhängig davon vorhanden sind.
P.S.: Hp M. schrieb: > Daraus ergibt sich dann eine > Resonanzfrequenz von 10GHz, im Hinblick auf die Ungenauigkeit der > Abschätzung also der praktisch gleiche Wert, den auch das Diagramm > zeigt. Ich habe gerade mal den Simulator auf diesen meinen 1pF Kondensator losgelassen, und der zeigt die Resonanz bei 9 GHz. Also auch nicht weit von der Schätzung entfernt.
> 1pF-Kondensator bei etwa 11 GHz zeigt
Bei 11 GHz ist die Impedanz am geringsten!
Die Resonanzfrequenz ist im Diagramm gar nicht mehr enthalten.
Zonengabi schrieb: > Bei 11 GHz ist die Impedanz am geringsten! Stimmt. Das ist aber auch die Serienresonanz. Darüber dominiert die parasitäre Induktivität, das Bauteil verhält sich induktiv, und deshalb steigt Z mit der Frequenz.
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