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10-2014

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HF-Praxis 10/2014

Design aufweist und

Design aufweist und einen starken Rückgang der Verstärkung verglichen zur idealen Lösung im selben Design. Bild 2: Messergebnisse der sechs Equalizer von DLI dete 50-Ohm-Leitung angepasst sind, um Reflexionen (VSWR) zu vermeiden. Typische Konstruktionen verwenden, je nach Substrat, Leitungsbreiten von 0,254 mm bis 0,508 mm, um auf eine charakteristische Impedanz von 50 Ohm zu kommen. Daraus resultiert die Notwendigkeit, Anschlussbändchen oder -flächen der verwendeten Bauteile durch geeignete Leitungsauslegung so zu kompensieren, dass das VSWR über einen weiten Frequenzbereich im spezifizierten Rahmen bleibt. Diese Verstärkungsprobleme bereits in der Planung zu kompensieren, erfordert viel Erfahrung und Überlegung. Ziel ist es, die Modellierung und Schaltungssimulation so zu gestalten, dass später die gemessenen Ergebnisse möglichst wenig abweichen. • Zweitens ist es wichtig, die geometrischen Abmessungen dieser Stacks der verwendeten Leiterbahnbreite anzupassen, um ein gutes VSWR zu erzielen und nicht zusätzliche parasitäre Elemente einzuführen. Der elektrische Einfluss der parasitären Schaltungselemente dieser Bauteile ist aber in keinem Fall zu vernachlässigen. Auch unbedrahtete SMT-Chips sind nicht unbedingt die idealen Schaltungselemente für hohe Frequenzen. Zum Vergleich zeigt Bild 1 den Frequenzgang einer idealen parallelen R/C-Kombination gegenüber einer typischen Stack-Chip- Anordnung. Der größte Einfluss kommt von der Serieninduktivität des Chipkondensators, welche eine Serien-Resonanzstelle Eine neue Art von Verstärkungsentzerrern Die Verstärkungsentzerrer von Dielectric Laboratories, Inc. (DLI) verwenden monolithische Konstruktionen mit Präzisions- Dünnschichtstrukturen und Widerstandsschichten sowie proprietäre Keramiken mit hoher Dielektrizitätskonstante, um beste Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu erhalten. Außerdem werden zur Erzielung des gewünschten Frequenzgangs Widerstände und Kondensatoren integriert. Die neuen Equalizer von DLI ergänzen die bestehenden Serien für Anwendungen im Bereich von 6 GHz bis über 40 GHz. Es sind kleine, preiswerte Lösungen, die alle Herausforderungen erfüllen, die man an die Verstärkungskompensation stellt. Die Bauteile der EW-Serie messen 0,6 x 0,4 x 0,17 mm und sind damit kleiner als ein 0302- Chip. Die Anschlüsse sind geeignet für die Standard-SMT-Montage oder die Montage mit Leitkleber. Bild 2 zeigt Messergebnisse im Bereich 50 MHz bis 20 GHz, gemessen mit den sechs Modellen der Serie. Die mögliche Kompensation liegt im Bereich von 1 dB(typ) bis 3.25 dB(typ). Zur Messung wurde eine Testschaltung mit einer 0.43 mm breiten 50 Ohm Mikrostripleitung auf RO4003 Platinenmaterial (0,2 mm) verwendet. Die Bauteilbreite passt gut zu der Leiterbahnbreite, um optimale Breitbandigkeit sicherzustellen. Jedes Bauteil dieser Serie hat dieselben Abmessungen, deshalb können sie leicht gegeneinander Die praktische Realisierung von Entzerrern Oft werden zur Frequenzgangentzerrung Kombinationen von Kapazitäten und Widerständen in Chip- bzw. SMD-Bauform benutzt. Diese RC-Kombinationen werden z.B. in die Mikrostreifenleitung eingesetzt (also in Serie mit der Übertragungsleitung) oder von der Leitung gegen Masse. Um den Platzbedarf bei komplexeren Kombinationen zu reduzieren, stapelt man die einzelnen Chips. Für typische Bestückungsautomaten und Reflow-Öfen werden vormontierte RC- Stapel verwendet. Damit ergeben sich aber Probleme in der Praxis: • Erstens muss durch geeignetes Lot dafür gesorgt werden, dass die Stapel nicht während der eigentlichen Verarbeitung auseinanderfallen. Bild 3: Simulierte Rückflussdämpfung 24 hf-praxis 10/2014

K N O W - H O W V E R B I N D E T Design EMV, WÄRME- ABLEITUNG UND ABSORPTION SETZEN SIE AUF QUALITÄT Maßgeschneiderte Produkte nach indi viduellen Vorgaben für kunden spezifische Anwendungen, hergestellt mittels modernster Technologie, stehen für uns im Vordergrund. Mehr als 25 Jahre Erfahrung, qualifizierte Beratung und applikative Unterstützung unserer Kunden sowie namhafte Kooperationspartner sind die Bausteine für unseren Erfolg. Zeichnungsteile mittels Schneidplotter Bild 4 zeigt den Unterschied einer sehr kurzen Streifenleitung von 0.5 mm Länge, im Gegensatz zu einer Leitung mit 6.3 mm Länge zwischen zwei Equalizern. Stanzteilherstellung mittels Hoch leistungsstanze ausgetauscht werden, um den Frequenzgang zu optimieren. DLI bietet Entwicklungs-Kits an, die alle sechs Bauteile mit unterschiedlichem Anstiegsverhalten enthalten. Da die DLI- Equalizer keine Masseverbindung benötigen, können sie auch dort in die Schaltung eingefügt werden, wo keine besonderen Vorbereitungen getroffen wurden. Alles was man braucht, ist ein Skalpell, um die Leiterbahn aufzutrennen und eine ruhige Hand, um das nur 0,6 x 0,4mm große Bauteil zu platzieren. In Bild 3 wird die simulierte Rückflussdämpfung von Bauteilen mit unterschiedlichen Verstärkungsanstiegen verglichen. Bauteile mit größerem Anstieg haben geringere Rückflussdämpfung bei niedrigen Frequenzen. Der AEQ05472 mit 3,5 dB-Anstieg zeigt z.B. etwa 9 dB Rückflussdämpfung bei niedrigen Frequenzen. Zwei mögliche Lösungsansätze Wenn die Anforderungen an die Frequenzgangkompensation größer sind, als sie ein einzelner Equalizer ermöglicht, können zwei Equalizer in Serie geschaltet werden. Hier gibt es zwei mögliche Lösungsansätze: 1) Die Verwendung eines Trennverstärkers mit guter Isolation, um die gegenseitige Beeinflussung so gering wie möglich zu halten. 2) Den Einsatz eines 50-Ohm-Leitungsstückes zwischen den Equalizern. Abhängig von der Länge dieser Leitung kann die Anpassung erheblich verbessert werden und zusätzlich lässt sich die gesamte Frequenzgangkompensation noch „Maßschneidern“ und den Erfordernissen der Schaltung exakt anpassen. Die Entzerrer sind für Kleinsignalapplikationen gedacht. Diese Limitierung kommt prinzipiell von den thermischen Verlusten, bedingt durch die geringe Größe der Bauteile und die niedrige thermische Leitfähigkeit des Platinenmaterials. Die Verlustleistung ist für Signale bei niedrigen Frequenzen höher im Vergleich zu Frequenzen am oberen Ende des gewünschten Übertragungsbereiches - hier beträgt die Einfügungsdämpfung typisch 0,2 dB. Für eine Platinentemperatur bis zu 80 °C beträgt die erlaubte Verlustleistung mindestens 30 mW. Fazit Die Realisierung eines geradlinigen Frequenzgangproblems ist ein gängiges Problem bei breitbandigen Mikrowellenschaltungen. Die bekannten Lösungsansätze sind aber alle mit Einschränkungen versehen oder recht aufwendig. Ein neuer Weg, dieses Problem zu lösen, sind die hier beschriebenen Dünnschicht-Equalizer von DLI. Diese Bauteile können speziell bei sehr breitbandigen Schaltungen bis in den 20-GHz-Bereich andere Lösungen in den Schatten stellen. Die Vorteile sind leichte Handhabbarkeit im Labor durch Entwicklungskits und hervorragende Wiederholbarkeit in der Produktion durch erprobte Dünnschichttechnologie. ◄ Hohe Straße 3 61231 Bad Nauheim T +49 (0)6032 9636-0 F +49 (0)6032 9636-49 info@electronic-service.de www.electronic-service.de Zuschnitt „cut to length“ Herstellung von O-Ringen Zuschnitt von Rollenware Stanzteilherstellung mittels Swing-Beam- Presse Zuschnitt mittels Wasserstrahltechnik ELECTRONIC SERVICE GmbH hf-praxis 10/2014 25 25

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