Schriftliche Dokumentation vom mündlichem Vortrag

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1 Schriftliche Dokumentation vom mündlichem Vortrag Thema: Modelling von Hochfrequenzspulen Abbadi Feras Gruppe : 12

2 Meßresultate a) Spulen: 1) 68 nh-keramekspule auf ein IEC 1206 SMD-Block Die für diese Spule erzielten Messresultate im Vergleich zum Modell schaue man sich in Abbildung 1 an. - Abbildung 1 - Hier stehen die Transmision und Reflexion nach Betrag und nach Phase. Die Senkung in der Transmision entspricht der Parallelresonanz zwischen Inductor und layout-pfad. Um die Resonanzfrequenz und Güte genau zu bestimmen, berechnen wir die Impedanz Z(w) aus den gemessenen S-Parametern.

3 Die Impedanz nach Betrag und Phase schaue man sich in Abbildung 2 an. - Abbildung 2 - Wie man sieht, liegt die Resonanzfrequenz bei fo=1,68 GHz mit einem Widerstandsbetrag von R=24 Ohm und einer Güte von Q=56,6. Das Verhalten unterhalb wo ist induktiv und oberhalb wo kapazitiv. Das induktive und das ohmische Verhalten des gesamten Pakets ist in Abbildung 3 dargestellt. - Abbildung 3 - Wir sehen, dass bis zur Resonanzfrequenz fo liegt die Induktivität zwischen 68 und 70 nh, dann fällt sie abropt runter und daraus wird eine Kapazität von 0,14 pf (Umrechnung siehe bitte im Vortragsteil meines Kollegen). Bei dieser Frequenz liegt der Widerstand bei 5,3 Ohm.

4 Das kapazitive und das Leitwert verhalten schaue man sich in Abbildung 4. - Abbildung 4 Über die ganze Bandbreite bleibt der Leitwert Gp unterhalb 2mS, was sehr gering ist. 2) Als nächstes wurden die S-Parameter von einer 13-TurnRF-Drossel auf ferrite-block mit einer Premeabilitätszahl von 200 bemessen. Ziel war die Verluste um die 150MHz zu unterdrücken. Abbildung 5 zeigt die Serienimpedanz nach Betrag und Phase. - Abbildung 5 - Wir finden eine Spitzenimpedanz von 23,6 kohm bei einer Resonanzfrequenz von fo=156,6 MHz und einer Güte von Q=5,7. Man kann sehr schön die Abbildungen 2 und 5 die Phasen in den beiden Fällen vergleichen. In Abbildung 2 schlägt die Phase um die Resonanzfrequenz abropt von +90 auf -90 Grad um. Im zweiten Fall ändert sie sich über mehr als 30 Grad zwischen +90 und -90 Grad wegen den deutlichen Verlusten im Vergleich.

5 Abbildung 6 zeigt hier das induktive und ohmische Verhalten abgebildet. - Abbildung 6 - Die Induktivität bleibt bis 200 MHz um die 4uH. Der Widerstand beträgt bei der Resonanzfrequenz 600 Ohm. Im Vergleich dazu siehe Abbildung 3, wo dies 5 Ohm betrug. In Abbildung 7 ist die Eigenkapazität anzuschauen. - Abbildung 7 - Sie beträgt in diesem Fall 1,8-2 pf. Das ist 6 bis 8 Mal soviel wie aus dem Beispiel in Abbildung 4, wo dies 0,28 pf betrug. Dies ist in der Premeabilitätszahl (200) zu erklären. Dies bleibt zwar noch vernachlässigbar, aber zeigt wie wichtig die Charakteresierung zwischen Komponente und Auflage ist.

6 Abbildungen 8 und 9 zeigen die Übereinstimmung zwischen Modell und Messung nach Betrag und nach Phase des S-Parameters dieser zweiten Spule. Diese Übereinstimmung ist recht befriedigend. - Abbildung Abbildung 9 -

7 b) Kondensatoren: Wir verwenden jetzt einen 1,5 pf-smd-kondensator zwischen Ground und 75 Ohm-CPWG_Transmisionline. Abbildung 10 zeigt die Admittanz nach Betrag und nach Phase. - Abbildung 10 - Hier wird bei einer Resonanzfrequenz von fo=5,1ghz eine güte von Q=53,2 errechnet. Man sehe wie die Phase umschlägt um die Resonanzfrequenz. Die S-Parameter wurden gemessen mit einem 6-GHz 8753N und einem Ohm Koaxialtransformator. Die Frequenzabhängigkeit der Kapazität und des Widerstandes sind Abbildung 11 abzunehmen. - Abbildung 11 Hier nimmt die Kapazität bis 6GHz auf 1,5 pf ab. Oberhalb dieser Frequenz bleibt der Widerstand unter 0,5 Ohm über den gesamten 6-GHz-Band. Auch hier stimmen die S- Parameter des Modells mit der Messung gut überein.

8 c) Analyse: Wir sahen das Verhalten der S-Parameter und der charakteristischen Impedanz von Tiefpaßfilter in CPWG-Transmisionmedien um Messungen von Induktivitäten und Kapazitäten zu bestätigen. Abbildung 12 beschreibt das CPWG-Impedanz-Verhalten nach Real- und Imaginär-teil, um Messung von Induktivitäten und Kapazitäten zu bestätigen. - Abbildung 12 - Der Realteil geht bei tiefen Frequenzen runter von ca. 75 Ohm auf 70,5 Ohm bei 3GHz. Über die gesamte Bandbreite bleibt der Imaginärteil unter 0,4 Ohm. Mit den gemessen Daten wurden die Characteristic-Impedanz und die Ausbreitungskonstante wie folgt berechnet: Im folgenden sieht man das Schema eines idealen sogenannten Chebyshev-Tiefpaßfilter dargestellt : Dieses konnte man benutzen, um die Spulen- und Kondensator-Modell-messungen zu bestätigen.

9 Aus den Abbildungen 13 und 14 erhält man eine Transmision von weniger als 1,5 db (Frequenzen bis 1,2 GHz) und Reflexion kleiner als 10 db für diese Schaltung. Wir finden eine Übereinstimmung zwischen Filtermodell und Messung bis auf 0,2 db im Paßband und ein worst-case von 2 db bei ca. 1 GHz. - Abbildung Abbildung 14 -

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