Impedanz eines kantengekoppelten koplanaren Wellenleiters mit Masse

Wie kann ich die Differenzimpedanz eines kantengekoppelten koplanaren Wellenleiters mit Masse berechnen ?

Ich konnte keinen kostenlosen Taschenrechner online finden, also schrieb ich ein kleines Programm, das die Impedanzen eines kantengekoppelten CPWG berechnet und das Ergebnis einer Beispielberechnung mit Werten verglich, die ich unter http://www.edaboard.com finden konnte /thread216775.html#post919550 (ein Screenshot des Si6000 PCB Controlled Impedance Field Solver ). Aus irgendeinem Grund scheint mein Ergebnis falsch zu sein.

Also habe ich die folgende manuelle Berechnung mit der gleichen Lösung versucht. Was habe ich falsch gemacht?

Ich habe die Gleichungen aus koplanaren Wellenleiterschaltungen, Komponenten und Systemen von Rainee N. Simons (2001) verwendet. Die kantengekoppelte CPWG finden Sie auf den Seiten 190-193.

Meine Berechnung

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

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

$\delta$

Schnelles Update:

Ich habe gerade atlc gefunden . Ein sehr nützlicher numerischer Impedanzrechner. Ich lasse es laufen

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

und das Ergebnis ist in der Nähe von SI6000 angemessen.

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

— irgendwann
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Ich fange gerade an zu denken, dass diese Frage für die Physik besser sein könnte.

— Irgendwann am

Vielleicht auf Computational Science SE, aber es passt auch hierher. Diese Frage wird für viel mehr Ingenieure als für Physiker nützlich sein.

— Das Photon

Zu Ihrer Information, Sie haben Ihre W- und S-Parameter so ausgetauscht, wie ich sie normalerweise definiert sehe. Dies kann Sie beim Übertragen von Werten zwischen verschiedenen Tools durcheinander bringen.

— Das Photon

@ThePhoton Ich habe bereits bemerkt, dass sie getauscht werden. Ich habe gerade die Notation von Coplanar Waveguide Circuits, Components und Systems verwendet.

— Irgendwann

Alle Neulinge finden Sie unter "iCD Design Integrity". Sie haben einen Taschenrechner für die kostenlose Testversion "Dual Strip Coplanar Waveguide Grounded (CPWG)".

— Keegan Jay

Es sieht nicht so aus, als ob du falsch gelaufen bist.

Das LineCalc-Tool von Agilent berechnet Z _ungerade = 50,6 Ohm und Z _gerade = 110 Ohm für Ihre Geometrie, sehr nahe an Ihrem Ergebnis. Dies setzt eine Spurdicke von ~ 0 voraus.

Übrigens hat der Spurdickenparameter einen signifikanten Effekt. Mit t = 35 um (typisch für Kupfer mit Beschichtung auf einer Leiterplatte) fällt Z _ungerade laut LineCalc auf 44 Ohm.

— Das Photon
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Thx, sieht so aus ist das Problem. Jetzt muss man sehen, wie man die Dicke einbezieht.

— Irgendwann

Ich bin mir übrigens nicht sicher, ob die LineCalc-Geometrie die Grundebene enthält. Angesichts des 10: 1-Verhältnisses zwischen h und d ist dies jedoch wahrscheinlich ein kleiner Effekt.

— Das Photon

atlc

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

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

Wenn ich mit diesen Zahlen entwerfen würde, würde ich dies mit einem Feldlöser (wie atlc) überprüfen. Oder machen Sie einfach "nahe genug" Zahlen und lassen Sie meinen Fab-Shop die Dinge reparieren (aber meine Fab-Shops verwenden Polar für diese Art von Berechnungen, also vertraue ich darauf, dass sie das tun).

— Das Photon

ϵ_{r}

$\epsilon_r$ atlc

Es gibt einen kostenlosen Taschenrechner für kantengekoppelte Übertragungsleitungen. Es wird mit dem Simulatorpaket QucsStudio geliefert, ist jedoch eine eigenständige Anwendung. Schauen Sie sich einfach an: http://dd6um.darc.de/QucsStudio/tline.png oder http://dd6um.darc.de/QucsStudio/about.html

— Patrick Beier
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