Анализ компланарной линии электропередачи волновода в приложении X-полосы

Скрипт Open Live Script

В этом примере показано, как анализировать компланарный волновод (cpw) линия электропередачи для приложений X-полосы. Линия электропередачи CPW состоит из центральной металлической полосы, разделенной сокращать разрывом от двух наземных плоскостей с обеих сторон. Размерности центральной полосы, разрыва, толщины и проницаемости диэлектрической подложки определяют характеристический импеданс, групповую задержку и шум. Разрыв в cpw обычно очень мал и поддерживает электрические поля, в основном, сконцентрированные в диэлектрике.

Задайте параметры

cpw линия электропередачи имеет 200-миллиметровый паз width, 1 600-миллиметровую ширину проводника, 635 мм высотой, 0,005 касательная потерь, и 17 гм толщины. Этот пример использует две различных диэлектрических постоянные, чтобы симулировать cpw линию электропередачи. Значения диэлектрической постоянной 2.323 и 9.2.

cptxline1 = txlineCPW('EpsilonR',2.323,'SlotWidth',200e-6,'ConductorWidth',...
            1600e-6,'Height',635e-6,'LossTangent',0.005,'Thickness',17e-6);
cptxline2 = txlineCPW('EpsilonR',9.2,'SlotWidth',200e-6,'ConductorWidth',...
            1600e-6,'Height',635e-6,'LossTangent',0.005,'Thickness',17e-6);
% x band Frequency range 8 to 12GHz
freq = 5e9:10e6:14e9;

Вход графика возвращает потерю

Результаты для двух различных диэлектрических подложек показывают на увеличения полосы пропускания импеданса с более низкой диэлектрической постоянной. Результаты измерения для частотного диапазона 5 ГГц к 14 ГГц и величины S11 <10 дБ.

figure;
sp1 = sparameters(cptxline1,freq);
sp2 = sparameters(cptxline2,freq);
rfplot(sp1,1,1);hold on;
rfplot(sp2,1,1);
title('Frequency Vs S-Parameters');
legend('EpsilonR 2.323','EpsilonR 9.2');
grid on;

Figure contains an axes object. The axes object with title Frequency Vs S-Parameters contains 2 objects of type line. These objects represent EpsilonR 2.323, EpsilonR 9.2.

Групповая задержка

Изменения групповой задержки по сравнению с частотой являются существенным фактором при использовании фазовой модуляции и высоких скоростей передачи данных. Это ухудшение вызывает искажение и ухудшение в широкополосных приложениях. В cpw линии электропередачи групповая задержка увеличивается с увеличением частоты для обеих диэлектрических подложек.

gd1 = groupdelay(cptxline1,freq,'Impedance',50);
gd2 = groupdelay(cptxline2,freq,'Impedance',50);
figure;plot(freq,gd1);hold on;
plot(freq,gd2);
title('Frequency Vs Group delay');
legend('EpsilonR 2.323','EpsilonR 9.2');
xlabel('Frequency');
ylabel('Group delay');
grid on;

Figure contains an axes object. The axes object with title Frequency Vs Group delay contains 2 objects of type line. These objects represent EpsilonR 2.323, EpsilonR 9.2.

Шумовая фигура

Шум сгенерирован, в основном, во входных каскадах самой системы приемника. Каскадные этапы не являются более шумными, чем другие. Шум, сгенерированный во входе и усиленный полным усилителем усиления приемника значительно, превышает шум, сгенерированный далее вдоль цепи приемника. В результатах с помощью и ниже и более высокая диэлектрическая постоянная, шум изображает увеличения с увеличивающейся частотой. Изменение очень меньше по частотному диапазону при использовании более низкой диэлектрической постоянной.

nf1 = noisefigure(cptxline1,freq);
nf2 = noisefigure(cptxline2,freq);
figure;plot(freq,nf1);hold on;
plot(freq,nf2);
title('Frequency Vs Noise Figure');
legend('EpsilonR 2.323','EpsilonR 9.2');
xlabel('Frequency');
ylabel('Noise Figure');
grid on;

Figure contains an axes object. The axes object with title Frequency Vs Noise Figure contains 2 objects of type line. These objects represent EpsilonR 2.323, EpsilonR 9.2.

Характеристический импеданс

Относительная проницаемость для гомогенного диэлектрика влияет на характеристический импеданс cpw линии электропередачи. Можно вычислить это приблизительно при помощи электрической модели cpw, чтобы разъяснить поведение импеданса вдоль диапазона частот. Характеристический импеданс определяет количество эффекта передачи и затухания степени вдоль cpw линии электропередачи. Характеристический импеданс линии электропередачи обычно пишется как Z0. В симуляции получившийся характеристический импеданс уменьшается с увеличивающейся частотой в обеих диэлектрических постоянных. С более низкой диэлектрической постоянной значение импеданса ниже 50 Ом с более высоким импедансом диэлектрической постоянной, который значение выше 50 Ом.

ChImp1 = getZ0(cptxline1,freq);
ChImp2 = getZ0(cptxline2,freq);
figure; plot(freq,ChImp1);hold on;
plot(freq,ChImp2);
title('Frequency Vs Characteristics Impedance');
xlabel('Frequency');
ylabel('Characteristics Impedance');
legend('EpsilonR 2.323','EpsilonR 9.2');
grid on;

Figure contains an axes object. The axes object with title Frequency Vs Characteristics Impedance contains 2 objects of type line. These objects represent EpsilonR 2.323, EpsilonR 9.2.

Заключение

В RF и микроволновом проектировании схем диэлектрическая проницаемость подложки играет важную роль и требует точной оценки по широкому диапазону частот. С вышеупомянутой симуляцией вы видите, что, более низкая диэлектрическая постоянная дает более широкую полосу пропускания, более низкую шумовую фигуру и более низкую групповую задержку.

Ссылка:

Sova, M. и я. Богдан. "Компланарный Проект Резонатора Волновода для Приложений Антенны Массивов". На 6-й Международной конференции по вопросам Телекоммуникаций в современном Спутнике, Кабеле и Вещательной службе, 2003. 1:57 TELSIKS 2003., к 59. Сербия, Черногория, Нис: IEEE, 2003.

Документация