Просмотр полной версии : ДПФ на плоских катушках
Технологии развиваются, а вместе с ними появляются новые возможности. Сейчас заказать качественную ПП в Поднебесной очень просто и главное, доступно. Причем для самого дешёвого варианта параметры весьма хорошие. Толщина дорожек 6 mill (0.152 мм), расстояние межу дорожками так же 6 mill, отверстия от 0.3 мм и всё это в 2 слоя.
Копаясь в апнотах TI (Texas Instruments) наткнулся на интересную информацию. Сам апнот немного по другой теме, но моё внимание привлекла информация о плоских катушках. Инженеры TI провели исследования конструкции катушки и в удобоваримом формате её изложили. Есть даже онлайн калькулятор для расчета плоских катушек.
Собственно новая (хорошо забытая старая) технология изготовления ДПФ и предлагается к обсуждению.
Из плюсов таких ДПФ (частное мнение):
отсутствие намоточных изделий;
высокая повторяемость;
при грамотном проектировании предсказуемость параметров.
Минусы:
конструктивная добротность ниже чем у цилиндрической катушки, но, по беглому сбору информации на эту тему, выше чем у SMD индуктивностей;
из-за конструктивных особенностей бОльшая подверженность влияния на параметры катушки внешних компонентов.
Возможно выяснятся ещё плюсы и минусы в процессе обсуждения.
Собственно сам апнот от TI. (https://www.ti.com/lit/an/snoa930b/snoa930b.pdf?ts=1592 552195383) Калькулятор для расчета спиральных катушек (https://webench.ti.com/wb5/LDC/#/spirals).
Кратко, интересные примечания из апнота.
Заполняемость спиральной катушки ближе к её центру не намного увеличивает индуктивность самой катушки. Добротность катушки при этом снижается. Оптимальное соотношение внутреннего и внешнего диаметра катушки - 0.3.
338302
Катушка может размещаться в нескольких слоях. Для случая с дешёвыми платами из Китая - 2 слоя. Двухслойная (возможно и большее количество слоёв) катушка состоит из 2х последовательно соединенных катушек. Причем, важно чередовать вращение витков по часовой и против часовой стрелки для каждого следующего слоя. Вначале спираль скручивается на верхнем слое, а потом раскручивается на нижнем.
338303
Если выровнять витки многослойной катушки в разных слоях относительно друг друга, то индуктивность катушки увеличится за счет взаимного влияния магнитных полей частей катушки.
Формулы приведены в апноте. Пример из него же: внешний диаметр катушки - 18 мм, ширина проводника 0.15 мм, индуктивность катушки в одном слое - 3.5 мкГн. Индуктивность в 4х слоях 39 мкГн, что не равно 14=3.5х4.
Калькулятор на сайте TI это всё учитывает. Для примера посчитал катушку диаметром ~7 мм из 8 витков с шириной дорожки 0.15 мм. В одном слое индуктивность получилась 0.36 мкГн. В двух слоях на плате толщиной 1.6 мм уже ~1 мкГн, в 4х - ~3.7 мкГн. Считал для квадратной катушки.
Пока очередной дилижанс с платами из Китая не заказан хотелось бы определиться с топологией ДПФ на плоских катушках.
В общем предложения, а так же рациональная и конструктивная критика приветствуются.
Вечером попробую прикинуть вариант ПП.
Radiotester
29.06.2020, 15:27
Наверное таким образом можно и конденсаторы( маленьких ёмкостей) фильтров выполнить на ПП двухслойной:-P
Эх бы увидеть АЧХ таких фильтров:roll:
Сергей 12701
29.06.2020, 15:35
У таких фильтров затухание в полосе пропускания будет больше чем у традиционных, на обычных катушках и конденсаторах.... из за низкой добротности таких катушек со всеми вытекающими ...
Radiotester
29.06.2020, 17:29
RK9AMX,
Минусы:
конструктивная добротность ниже чем у цилиндрической катушки, но, по беглому сбору информации на эту тему, выше чем у SMD индуктивностей;
Сергей12701 , исходя из этого можно сказать что фильтры получатся не уже чем на smd.
Добротность не хуже наверное 60ти будет.
Radiotester,
фильтры получатся не уже чем на smd.
Добротность не хуже наверное 60ти будет.
А может 55-и или 65-и, ненагруженные, зависит от физ. исполнения, а если требуется нагруженная 15...20, то по барабану, от габаритов требуемых зависит.
Сергей12701 , исходя из этого можно сказать что фильтры получатся не уже чем на smd.
Добротность не хуже наверное 60ти будет.
Зачем же фантазировать-то и мечтать о несбыточном :smile: - в программе расчёта по ссылке выше уже есть пример расчёта такой катушки диаметром примерно 10 мм (400mils) с конкретными данными - при индуктивности 1.89 мкГн на частоте 5,17 МГц добротность всего-то 14,91
Radiotester
30.06.2020, 00:00
Serg007,
Сергей Эдуардович , я не смотрел ту программу по ссылке, но тем не менее соглашусь что при добротности 14, из таких катушек получится очень плохой фильтр.
Ну посмотрим что топик стартер скажет.
в программе расчёта по ссылке выше
Сергей Эдуардович, в примере по умолчанию приведены данные для конкретного исполнения индуктивного датчика.
В меню Select LDC Part нужно выбрать Custom. Тогда параметры можно выбирать более гибкие и задавать форму катушки.
Посчитал для примера круглую катушку в 2х слоях. Данные на скриншоте.
Раз вы сюда зашли, поспрашиваю.
Цитата из описания радиотракта по мотивам Р76:
US5MSQ: катушки для ПДФ можно выполнять практически на любых, имеющихся у вас каркасах, и результаты (основные параметры ПДФ) будут практически одинаковые при достаточно малых потерях, разумеется речь идет о правильно спроектированных, а таких из опубликованных основное большинство.
Причина в том, что относительная ширина современных диапазонов (160,80,40м) достигает 9-10%, а это значит, что нагруженная добротность контуров будет порядка 8-10, а даже самые "левые" катушки имеют конструктивную добротность не менее 40-50, поэтому потери даже в трехконтурных ПДФ как правило не превышают3дБ.
Выбор нами трехконтурных ДПФ обусловлен исключительно желанием получить подавление зеркалки как можно большим, для примера на 80 м диапазоне при ПЧ 500кГц это порядка 38-40дБ (80-100раз), немного конечно, но двухконтурные здесь вообще бесполезны (не более 24-26дБ или всего -то 15-20 раз).
И еще раз повторю, что эти цифры практически никак не зависят, будет ли применены дешевые самодельные катушки или высокодобротные на «амидонах» большого диаметра.
Обнадёжила выделенная фраза. Поэтому, поприкидывав варианты в "калькуляторе", решил сделать пробник. Цена вопроса: 2-7$. А опыт и полученные данные несоизмеримо большие получаются. Варианта 2. Либо что-то внятное получится, либо непонятное г. на палочке. Если второй вариант, то тему можно будет закрыть, исходя из сегодняшних реалий.
Очень мало информации по этой теме. Из найденного, более-менее внятно на этом сайте изложена статья W5KHT от 1971 в переводе Виктора Беседина (http://www.cqham.ru/bpf3_8.htm). Ещё интересная статья ссылка (https://muehlhaus.com/support/ham/hpf432).
Но это всё про УКВ диапазон. Про КВ крайне мало информации.
Сейчас причешу ПП и сюда картинки выложу.
Евгений240
30.06.2020, 08:05
ИМХО, прежде чем обсуждать добротности, полосы, потери и т. д., стоило бы подумать о конструктиве ДПФа на таких катушках.
Обнадёжила выделенная фраза.
Всё так и есть. Более точную оценку потерь ПДФ в зависимости от числа контуров. нагруженной и конструктивной добротности можно посмотреть в табличке, приведённой здесь https://us5msq.com.ua/kalkulyator-dlya-rascheta-elementov-3xkonturnogo-pdf/
но вот насколько реально в печатных катушках приемлемого размера для достаточно больших индуктивностей (до 8-16 мкГн для реализации ПДФ на НЧ диапазоны) получить получить конструктивную добротность более 40 - большой вопрос...
Сейчас причешу ПП и сюда картинки выложу.
Собственно картинки. Габариты: 60x22 мм. Вечером сделаю ПП с меньшей катушкой (1мкГн). Может получится круглую катушку сделать.
Собственно картинки
Я бы увеличил раза в 2 зазор между катушкой и общим проводом
Евгений240
30.06.2020, 09:30
А взаимовлияние ДПФов других диапазонов?. А коммутация?
А взаимовлияние ДПФов других диапазонов?. А коммутация?
Не пытайтесь съесть слона целиком. Нужно сначала получить приемлемые характеристики от одиночного ДПФ. Если этого не получится, то нет смысла заморачиваться с конструкцией мультибендового ДПФ.
В теории такие катушки слабо подвержены влиянию по горизонтальной оси, а в вертикальной... Предстоит всё это выяснить.
В общем, на первоначальном этапе будет удобнее проводить эксперименты с одиночными платами ДПФ, их взаимным расположением и пр.
Смутно вспоминая дела 30+ летней давности, поликор весь делался с такими катушками. Мегагерц от 40 и вверх. С вытравливанием экрана на обратке в профиль катушки и выборкой металла еще миллиметра на 3 в глубину в основаниях и субоснованиях.
Когда-то, лет 25 назад, применяли спиральные индуктивности на подложке из ситалла в генераторах с умножением частоты. С помощью ультразвуковой разварки удобно было делать отводы в нужном месте катушки. Добротность не измеряли, но схема отрабатывалась на Q не более 10....15. Для сравнения, добротность проволочной чип-индуктивности LQW2BHN 0805 Murata 0,47 мкГн на частоте 14 мГц Q=17; 24 мГц =32; 35 мГц = 50. Ферритовая чип-индуктивность TL 1608 0603 Tekstar 2,2 мкГн имеет Q = 35 (14 мГц). Для L=6,8 мкГн Q=50 (7,6 мГц) Измерялось на Е4-4
Габариты: 60x22 мм Волшебно, продолжайте, результат будет очень интересен:super:
результат будет очень интересен
Ага, самому интересно.
В первом приближении получилась вот такая плата (см. вложения).
Пока крутил калькулятор, и прикидывал варианты трассировки катушек, выяснил некоторые их особенности:
добротность увеличивается при увеличении ширины дорожки;
добротность увеличивается при уменьшении расстояния между витками катушки;
добротность увеличивается при увеличении количества витков катушки (до соотношения внешнего и внутреннего диаметров катушки = 0.3);
самая низкая добротность у квадратной катушки, самая высокая у круглой (добротность шестигранной близка к квадратной, а восьмигранной к круглой).
Считал только для катушки в 2х слоях.
Изначально показалось, что восьмигранник легче реализовать. Однако на практике получилось, что круглую катушку начертить чуть сложнее (на 2 клика мышью), чем квадратную. Поэтому остановился на 2х вариантах круг и квадрат.
Прикладываю гербер файлы. Чтобы посмотреть ПП более детально можно загрузить их на сайт производителя плат или в программе-вьюере.
Пока платы не заказал. Поэтому предложения (конструктивные) и(или) пожелания (разумные) приветствуются.
некоторые их особенности
Катушки расположены достаточно близко друг к другу, нет ли в калькуляторе вычисления взаимной индукции двух катушек? :). Я бы заложил в плату возможность переброса выводов двух катушек для смены полярности магнитной связи при отладке, а еще до запайки компонентов измерил к-т связи между соседними катушками. Как вариант - просчитать в чем-то типа MWO
нет ли в калькуляторе вычисления взаимной индукции двух катушек?
Калькулятор предназначен для вычисления параметров сенсора индуктивного датчика. Такой функции в нем, к сожалению, нет.
Я бы заложил в плату возможность переброса выводов двух катушек для смены полярности магнитной связи при отладке
Спасибо, добавлю такую возможность. Хотя можно и физически перевернуть катушку методом выпиливания. :ржач: Если совсем дело будет худо, то на мультиплате есть отдельные катушки. При 5 экземплярах ПП можно будет продолжить эксперименты с отдельными катушками.
Чисто теоретически, в горизонтальной плоскости влияние на катушку должно быть минимально, но я не уверен...
в горизонтальной плоскости влияние на катушку должно быть минимально
Поле наружных витков присутствует за пределами катушек, то есть какая-то связь будет, вопрос в ее величине. 3D симуляторы типа Microwave Office считают такое влет, но заморачиваться вряд ли есть смысл :)
3D симуляторы типа Microwave Office считают такое влет
Это если есть навыки работы в таких симуляторах.
Могу 3D модель платы в формате step выгрузить. На этом мои навыки симуляции и заканчиваются. :smile:
но заморачиваться вряд ли есть смысл
Думаю, вы правы. В моем случае на реальном образце будет быстрее посмотреть.
Особенно хороша плоская катушка в плоском контуре, да на керамическом изоляторе, да в условиях сверхпроводимости! Добротность может достигать 10000 -- 20000!
vadim_d,
вычисления взаимной индукции двух катушек?
Добавил бы, и взаимной емкости, ивлияния "земли" на емкость, индуктивность и добротность, и степень влияния внешних этих полей.
UR5ZQV, косвенно о емкости можно судить по собственной резонансной частоте катушки. Она, кстати, в калькуляторе вычисляется.
На картинке из апнота показано распределение паразитной емкости между витками катушки.
А вообще, думаю, что большинству строителей КВ приемников по барабану на распределение полей и влияние земли на емкость. Если, при соблюдении условий реализации конструкции, будет получаться предсказуемый результат с приемлемыми параметрами, то этого уже достаточно. Высшая математика и фундаментальные исследования интересны малому количеству аудитории.:smile:
338528
RK9AMX, Повторяю, Вы емкости не только межвитковую и межкатушечную учтите, и взаимоиндуктивность тоже, с учетом "заземленного" окружения (даже с учетом "картинок" и "разрезов" для уменьшения "короткозамкнутых" витков окружения, и еше без подложки, и еще без экранов, уменьшающих эту связь. Вы ж с удивлением обнаружили, что добротность ХХ таких систем ок.14 (хоть расчет полосковых и даже спиральных резонаторов есть у Ханзела, и в других хороших и разных прогах). Или, по совету Леонид3, охлаждайте жидким гелием (если не успели его выпить :) ).
PS: Вы ж заметили, что такие "бытовые" индуктивности, как одиночные , используются даже в "совковых" изделиях, где не требуется повышенная добротность и настройка. Я еще видел в "печатных" антеннах" технологически проще, иногда.
PS2: и Вадим_Д Вам подсказал, что при так близко расположенных "плоских" катушек, там еще и емкостная связь есть между ближними емкостями, поверхностей, и не всегда они "однофазны" с "взаимоиндуктивной", да еще с разными параметрами "среднего" контура и их связей.
Могу 3D модель платы в формате step выгрузить
Если кто объявится из желающих прогнать в симуляторе, то это точно будет иметь смысл. Сейчас по работе такими изысками не занимаюсь, дома тоже ничего нет
Добавил бы, и взаимной емкости
Там в разводке между катушками земля заполнена, это скорее всего будет совсем незначительная связь
На картинке из апнота показано распределение паразитной емкости между витками катушки
Тут они правы, наибольшая емкость между соседними витками, остальное можно и не считать :)
Ну ТС же сказал, добротность ок.14 (и не удивительно), обкладка и подкладка как КЗ виток работает, снижая индуктивность и добротность и увеличивая емкость. Он же ж не зря подсказал, что добротность увеличивается при увеличении ширины дорожек (кто б сомневался, периметр при скин эффекте увеличивается, но и взаимная емкость тоже, плюс на ВЧ надо уже диэл. материала свойства начинать учитывать). Он же ж не описал конструкцию своих "фото" (а по фото я мысленно могу представить только "конструкцию любимой девушки", и то в мысленно, в моем воспаленном воображении :) ).
Сказал, что "катушка двухсторонняя". Как это? Обрисуйте сечения, разрезы, что под платой, как это присоединяется к чему то или совсем никак, что за материал платы (спрашивал не только я), может еще это 3-х слойная, а сверху и снизу еще подложки экранирующие от того, что мы предостерегаем, но с учетом их воздействия на емкость взаимоиндуктивть и добротность.
Скорее не степ и DXF нужен топологии. От себя могу добавить что преселектор на плоских катушках хорош в метровом дециметровом диапазоне. Хорошо можно спроектировать связь между контурами, потери ниже и повторяемость высокая в отличии от навесных компонентов. На КВ использовать это просто "Сеня - Дичь!" Нормальные дяденьки которые строят современные приемники с высокими ДД в свои селекторы на пластиковых каркасах от трансформаторов делают катушки - сам видел показывали.
Так в чем же плюс? не надо мотать? габариты? А так похоже на инженерных экстремизм =)
зы.
Вспомнил еще важно очень какой будет экран. Понятно что нижний сплошной слой долой! Текстолит как можно тоньше в один слой земля только для кондеров,и пространство сверху снизу минимум 20мм сплошной экран.
vadim_d,
Там в разводке между катушками земля заполнена, это скорее всего будет совсем незначительная связь
Боюсь что это не так (по Ханзелу, для полосковых линий), чем ширше полоска, тем сильнее емкостная связь. Чтоб укрыть от емкостной, и взаимоиндуктивной, придется верхним слоем накрывать (и нижним тоже), т.е. экраном, с "потерей потерь", терпимо иногда, но учитывать надо (экранируем же иногда, зная что садят добротность и увеличивая емкость, и ухудшая стабильность). На СВЧ легче, там полосковые проложил 3-х слойку, на хорошем диэлектрике, и забыл. Или на волноводах :).
Он же ж не описал конструкцию своих "фото"
В предыдущих постах было замечание, что решил остановиться на двухслойных катушках при двухслойных платах - тут никаких промежуточных земель не остается, все однозначно. Ну я так понял в меру своей испорченности :)
RA1TEX,
Так в чем же плюс? не надо мотать? габариты? А так похоже на инженерных экстремизм =)
В том, что ни одно из решений нельзя скидывать со щетов, надо мотать на ус.
В прошлом веке использовал такого типа катушки (только не "печатные", а совсем "непечатные"), в 2-х тактнной КС для 6П45С (по моему еще сохранились в нашем рессурсе).
Типа так http://www.cqham.ru/pa24_9.htm
Вы емкости не только межвитковую и межкатушечную учтите
Как у вас всё просто получается. Учите то, учите это. Рассказывайте как учитывать. Только конкретно и в цифрах. Причем цифры не с потолка, а рассчитанные из приведенных вами источников. Раз вы в теме, то приведите свои исследования на указанную тему. Желательно с подробными выкладками и выводами на их основе. Сделал так, получил такой результат. Сделал этак получил ещё результат. А так я тоже могу на философской нотке разлиться мыслею по древу... Но, для этого есть другие специально созданные темы.
Вы ж с удивлением обнаружили, что добротность ХХ таких систем ок.14
Во-первых, я такого не писал.
Во-вторых, прежде чем что-то обнаруживать, нужно иметь макет на столе. Пока только теория основанная на исследования инженеров Texas Instruments.
Или, по совету Леонид3, охлаждайте жидким гелием (если не успели его выпить ).
Да вы фантазёр, однако.
Я еще видел в "печатных" антеннах" технологически проще, иногда.
Это повсеместно применяется во всяких вай-фай свистках, радиомодулях и радиодатчиках. У тех же TI есть апноты на эту тему. Там вроде даже Яги на куске текстолита была сделана. Но это уже для другой темы.
и Вадим_Д Вам подсказал, что при так близко расположенных "плоских" катушек, там еще и емкостная связь есть между ближними емкостями, поверхностей
Опять приписывает людям чужие высказывания...
Александр, давайте конкретно. Сформулируйте конечную цель для вашего участия в этой теме. "Теоретических тем" тут уже до пояса. Не вижу смысла создавать ещё одну.
Специально для вас, сделал скриншот калькулятора. В красной рамке результат расчета.
Входные данные:
Вн. диаметр катушки ~12мм;
6 витков на слой (2 слоя);
Толщина дорожки - 0.45мм;
Расстояние между витками - 0.16мм.
Но это теория, на практике нужно проверять. Вот для этих целей и создал тему. Получить советы по практической реализации сабжа. Есть по практической реализации советы? Милости просим, а фантазировать можно в других темах.
Ещё раз повторюсь... Если результат будет не соответствовать ожиданиям, то можно крест ставить на применении таких катушек в ДПФ. Я к такому результату тоже готов.
vadim_d, У меня другая мера испорченности. Я понял так, что катушки "протравлены" с обеих сторон и соединены параллельно, ни сверху ни снизу ничего нет, строго по картинке, как соединяются (или нет) "земли" не знаю, почему и просю уточнить.
Если результат будет не соответствовать ожиданиям
Те параметры, что вычисляет калькулятор, скорее всего совпадут с практикой достаточно хорошо. Как говорят наши англоязычные коллеги, "дьявол в деталях", некоторые можно учесть сразу, например собственную емкость катушки по частоте ее резонанса, а что-то останется как "guestimation" (прикидка, угадывание) :)
и соединены параллельно
Как я понял, последовательно
Нормальные дяденьки которые строят современные приемники с высокими ДД в свои селекторы на пластиковых каркасах от трансформаторов делают катушки - сам видел показывали.
Я прекрасно понимаю, что высокую добротность катушки можно получить только с правильными габаритами.
С другой стороны дяденьки делают и на SMD индуктивностях какие-то проекты.
И я не заявлял про HI-END параметры такого конструктива.
А так похоже на инженерных экстремизм =)
Считайте это моей прихотью =) Хочу посмотреть что получится. А вдруг...:ржач:
в один слой
В один слой катушка получится очень габаритной. В реальных сенсорах демоборда с микросхемами для датчиков применяются четырехслойные катушки.
Так в чем же плюс? не надо мотать? габариты?
Это всё изложено в начале темы.
Я понял так, что катушки "протравлены" с обеих сторон и соединены параллельно
Я в самом первом сообщении этой темы приводил в кратком изложении выводы из апнота. Там и картинка нарисована и ссылки даны.
почему и просю уточнить.
Я выложил гербер для более детального изучения ПП. У меня складывается ощущение, что вы вообще не читаете тему...
vadim_d,
Как я понял, последовательно
Я понял тоже, ппосле уточнения ТС, это еще хуже , теперь в "прободении" добротности будет участвовать еще "изолятор".
Добавлено через 6 минут(ы):
RK9AMX,
Я выложил гербер
Если б я знал, что это такое, обязательно вскрыл бы архив и посмотрел. Гербарий, я знаю, что это такое, это осенние листья с остатками мертвых насекомых, погибших еще летом.
Добавлено через 10 минут(ы):
RK9AMX,
приводил в кратком изложении выводы из апнота.
Извините, что такое "апнот" я тоже не знаю (туповатый :( ). Просил только конструкцию Ваших плат (пару сечений, ни фото ни видео не требуются) чтоб понять, как они устроены.
это еще хуже , теперь в "прободении" добротности будет участвовать еще "изолятор".
У катушек с намоткой по секциям, даже с достаточно широкими "щёчками", с добротностью всё в норме.
в "прободении" добротности будет участвовать еще "изолятор"
Для стандартного FR-4 на КВ частотах его вклад в потери не должен быть очень заметным
Если б я знал, что это такое
Это формат файлов, отсылаемых изготовителю печатных плат, описание на английском в Вики достаточно подробное https://en.wikipedia.org/wiki/Gerber_format , на русском предельно кратко https://ru.wikipedia.org/wiki/Gerber . Бесплатный вьюер, которым пользовался, доступен здесь https://sourceforge.net/projects/gerbv/ , референсный вьюер есть на сайте автора формата https://gerber-viewer.ucamco.com/
vadim_d, Вадим, я стал еще меньше знать, по крайней мере на "референсный вьюер". я ж просил , как выполнено физически исполнение катушек у ТС, он ответил, "я сам пока не делал, моделировал", и мне пока этого достаточно :).
Добавлено через 6 минут(ы):
Skiff, В посте 32 внизу есть ссылка, где плоская катушка делается без всяких "щечек", а синий изолентой или "скотчем".
походу это утопическая идея
даже это как то и удастся реализовать, то габариты будут несуразны
UR5ZQV, КПД вашего участия в этой теме стремится к нулю. Устранять пробелы в ваших знаниях нет ни времени ни желания.
Вы задаёте вопросы, сами же на них отвечаете, приписываете высказывания одних людей другим, не отвечаете на заданные вам вопросы и т.п. Отсюда вывод, что цель вашего участия в теме троллинг и флейм.
походу это утопическая идея
Возможно, но реализовать интересно.
габариты будут несуразны
Габариты можно оценить на приведенной ПП. Насчет габаритов было уже мнение противоположное вашему.
.....
Итого: 3 страницы бесполезной полемики. Всего пара дельных советов.
В сжатой форме:
предусмотрю возможность фазировки катушек на плате;
возможно придется поиграть с расстоянием между катушками (пока непонятно насколько и куда);
TI рекомендуют расстояние от края катушки до общего провода и других компонентов не менее 30% от диаметра катушки, но это для сенсора индуктивного датчика. Как проявится это в случае с ДПФ пока не ясно.
Есть над чем подумать. Есть что переделать на ПП.
поиграть с расстоянием между катушками
Как вариант: заложите в каком-то из ПФ несколько вариантов, ориентируясь на 30% от TI, скажем 5 (или сколько сейчас), 10 и 20%
Как вариант: заложите в каком-то из ПФ несколько вариантов, ориентируясь на 30% от TI, скажем 5 (или сколько сейчас), 10 и 20%
Спасибо, за дельный совет!
Эту плату оставлю как есть. Она интересна различными номиналами индуктивности и формой катушек. Закажу 2 варианта. Цена не сильно возрастет. 50-70% стоимости 5 одинаковых плат - доставка.
На выходных сделаю плату в нескольких вариантах на один диапазон с одинаковой катушкой: 1 мкГн; диапазон 20м.
RK9AMX,
Если результат будет не соответствовать ожиданиям, то можно крест ставить на применении таких катушек в ДПФ. Я к такому результату тоже готов. (пост 33).
UR5ZQV,
ни одно из решений нельзя скидывать со щетов, надо мотать на ус. (пост 32)
Разницу видите, по ВАШЕЙ ТЕМЕ.
PS: Я еще при вскрытии одной из РЛС судовых видел "печатную синфазную антенну", это эффективно и технологично, попытаться сделать это для ДПФ КВ, почетная задача.
В посте 32 внизу есть ссылка, где плоская катушка делается без всяких "щечек", а синий изолентой или "скотчем".
А "изолятор" между катушками, это что? :ржач:
Skiff, Это изолятор, не более того, Вы ж видите, что это не ШПТЛ.
Это изолятор, не более того,
Двухслойная плоская катушка = катушке, намотанной в двух секциях, разделённой перегородкой. Никаких изоляторов/"изоляторов" нет.
Вы ж видите, что это не ШПТЛ.
Я вижу прободение бульбулятора :crazy:
..разделённой перегородкой. Никаких изоляторов/"изоляторов" нет.. Ну да, если перегородка из металла, а если из диэлектрика, то есть :roll: :D
Skiff, Вы будете смеяться, но я нашел одну из катушек, для той схемы 2-х такта, она действительно "плоская", и исполнена как описал, "синей лентой" (скотча тогда не было).
338603
пора вырубать моделировщик. споры о перегородке начались. ))
Индуктивности, где добротность неважна - делаю прямо на плате, хотя места занимают намного больше, чем SMD элементы. Но это экономит финансы, так как индуктивности стоят денег. А вот входные контура, элементы LC - фильтров - тут лучше добротные элементы.
http://ra3wdk.qrz.ru/LNA/6m_LNA.jpg
Сделал ПП на 6 вариантов. Катушка ~1мкГн, диаметр ~10мм. Расстояние от края катушки до общего 3, 2 и 1 мм. Средняя катушка отличается направлением намотки. Собственно, на картинках всё видно. На всякий случай гербер прилагаю.
На этом с теорией закончу. Как только ПП изготовят, тему снова продолжу. А пока в режиме ожидания. Всем, спасибо за участие!:roll:
Немного прикинул полосовик на плоских катушках.
катушка внутренним радиусом 5мм проводком 0,2мм с шагом 0,2мм 10 витков наружный диаметр 18мм высота над экраном 20мм. Взял от балды настроил на 20 ке. Хар. сопротивление контуров около 3 кОм.
338839
Резюмирую идея рабочая даже более чем. жалко даже и кольца амидона не надо =)
AlexanderT
07.07.2020, 21:49
Зачем между контурами электрическая связь? При плоских катушках габариты фильтра получатся больше чем при магнитной связи.
Зачем между контурами электрическая связь?
Да я в курсе. Я просто хотел прикинуть насколько все хорошо с добротностью. Связь между катушками лучше не иметь, а разместить в отдельных боксах, тогда появится возможность подстроить ширину полосы. Связь между индуктивностями проектируется в электродинамике. Не хотелось время на это тратить. Я такой же фильтр только перестраиваемый и 4 порядка на плоских спиралях только на дециметры неделю моделировал каждую итерацию - поэтому не хотел ввязываться. При моделировании в электродинамике важен каждый нюанс даже как будут сделаны подключения. Просто не люблю эмпирический подход в начале. Он приводит к мучениям в настройке.
Подниму тему.
Пришли платы. Изготовил ДПФ на 20м. Измерял PicoNWT by ******.
Индуктивность катушек пока не измерял. Но если верить расчётам RFSim, то индуктивность получилась чуть больше (1.1uH), чем ожидал. Скорректировал ёмкости, чтобы в диапазон вогнать. Полоса получилась широковата, не нашёл ёмкостей меньше 10пФ. Потери в полосе около 3-4дБ.
Расстояние от экрана до платы сверху и снизу по ~9мм.
Имеет смысл дальше продолжать эксперименты, или выкрасить и выбросить?:smile:
Схема ДПФ
341853
АЧХ фильтра
341854 341858
Фото 1
341855
Фото 2
341856
АЧХ без экрана, с ещё не скорректированными емкостями фильтра. Можно сказать: первое включение)
341857
RK9AMX, в полном соответствии с вашей подписью :D
Измерил индуктивность катушек. Несоответствие с расчётами составило ~30..40% в большую сторону. Вместо 1uH получил 1.33uH, а вместо 10uH - 13.7uH. В зависимости от габаритов катушки несоответствие разное. Более точно измерю вечером.
Несоответствие с расчётами составило ~30..40% в большую сторонуВот это странно, калькулятор должен быть достаточно вылизанным. Еще интересно померять их добротность и в идеале паразитные емкости или резонанс. Фильтр можно сравнить с ближайшей типовой реализацией по потерям, АЧХ и массогабаритным показателям - если чего-то в мире не делают, то обычно на то есть причина :)
Вот это странно, калькулятор должен быть достаточно вылизанным.
Возможно, неправильно указал толщину между слоями. Максимально возможная для установки толщина в калькуляторе - 1.524мм, а ПП 1.6мм. Может ещё какие-то чудесно неучтённые факторы)
Еще интересно померять их добротность
Изготовлю высокоомный пробник для NWT. ПП тоже заказал и получил. Нет в наличии всех нужных деталек. В последнем заказе забыл про MMBFJ310. Надо заказывать. Возможно удастся с моим простеньким PicoNWT измерить добротность.
Фильтр можно сравнить с ближайшей типовой реализацией по потерям
Есть колечки Amidon Т37-6, в количестве 3 шт и SMD 1210 на 1uH. На них изготовлю ещё пару фильтров с теми же номиналами, на таких же платах. Печатные катушки перережу. Тогда будет более приближенный результат.
Имеет смысл дальше продолжать эксперименты, или выкрасить и выбросить?
это правильная мысль..
Я это прошел..муки творчества закончились.... выбрасыванием...
перешел на классику жанра..никаких проблем..
высокоомный пробник для NWTИз моего опыта самый простой способ замера добротности - сделать с катушкой последовательный LC контур на частоту, близкую к интересующей, а потом померять чисто активное сопротивление на резонансе. С NWT можно включить контур "на проход" между 50-омными портами, а если есть сомнения, потом получить опорную точку на каком-нибудь резисторе сходного номинала для калибровки
перешел на классику жанра..Не, ну джаз, импровизация :)
сейчас только заметил зачем катушки в земляном полигоне. Значит верних нижний экран мы оттаскиваем, а тут бац и земеля с платы тут как тут. Куда она стеклотекстолитовая такая земля.
сейчас только заметил...
Ну, приплыли я несколько раз спрашивал, рисунки будущих плат приводил, описывал на словах. И тут бац...:ржач:
Есть вариант без земляного полигона. А что не так с полигоном?
Значит верних нижний экран мы оттаскиваем
С экранировкой ещё не проводил экспериментов. Возможно, расстояние до верхнего и нижнего экрана будет меньше.
экраны увеличат потери. используйте без полигонов. полигоны на себя часть силовых линий замыкают на землю- ёмкостная связь оземь. =) от нее стараются уходить 3 радиусами экраны делаем.... Добротность этого конструктивного конденсатора плохонькая.
видится правильной мне конструкция где катушка не интегрирована в плату, а поднята на стоечке над платой и конденсаторы с выводами, но чую я это противоречит концепции Вашего инженерного пижонства =)
RA1TEX, цифры потерь приведёте? Хотя бы относительные.
Катушка приподнятая не соответствует концепции... Тут вы правы. Хотелось бы на одном уровне.
Теперь, на тему психологии:
Человек видит в других то, что есть в нем самом. И не замечает того, чего в нем нет.
Сергей 12701
25.08.2020, 14:29
катушка не интегрирована в плату, и ещё, для "полноты программы" катушка должна быть выполнена серебром на кварцевой пластине, ну на худой конец на тефлоновой основе ..
Integral
25.08.2020, 15:06
RK9AMX, перед тем как все выбрасывать может попробовать снизить индуктивность печатной катушки? Снять маску и залудить катушку оловом, можно с содержанием серебра :-P.
Теперь, на тему психологии:
все правильно =)
в цифрах сложно сказать,считать надо, но катастрофы точно не будет.
катастрофы точно не будет
Т.е. такими потерями можно пренебречь? Тогда незачем считать. Ну, разве что времени некуда девать;-)
перед тем как все выбрасывать может попробовать снизить индуктивность печатной катушки?
Насчет выбросить я, конечно пошутил. Соберу на SMD индуктивностях такой же фильтр и сравню. По результатам уже можно будет судить: лудить или красить:ржач:
....
Скидал по быстрому на SMD 1мкГн (Ошибся насчет размера, оказались 1812). Результат ниже. Фото добавлю позже.
341868
Снять маску и залудить катушку оловом, можно с содержанием серебра
Олово только ухудшит, его удельное сопротивление много выше меди, а в сплавах все еще хуже. Во времена черно-белой фотографии серебрили отработанным фиксажем, сейчас идей нет :)
полигоны на себя часть силовых линий замыкают на землю- ёмкостная связь оземь. =) от нее стараются уходить 3 радиусами экраны делаемЭто больше не емкостная, а индуктивная связь на к.з. виток экрана, если есть возможность, на одной подопытной плате порезать резаком из ножовочного полотна фольгу на некрупные квадратики и сравнить индуктивность и добротность - будут цифры
Integral
25.08.2020, 17:12
Олово только ухудшит, его удельное сопротивление много выше меди
Это верно, но поскольку плату хотели вообще выбросить (я смайлик то зачем поставил), то почему бы не снизить индуктивность толщиной проводящего слоя. В данном случае оловом и с содержанием серебра я то же не зря предложил.
то почему бы не снизить индуктивность толщиной проводящего слояДля снижения индуктивности проще перерезать крайний виток (пару витков) и перемычку пробросить, если хочется проверить в фильтре с расчетными значениями индуктивности, без пересчета емкостей
Сергей 12701
25.08.2020, 18:11
Встречались мне такие катушки в селекторе каналов какого-то старинного импортного телевизора , на гетинаксе.. в центре каждой катушки в плату вклеен пластиковый каркас с подстроечным сердечником с малой мю. Так что такой конструктив имеет право на жизнь, но.... для наших целей это не совсем то...
на одной подопытной плате порезать резаком из ножовочного полотна фольгу на некрупные квадратики
Порезать без проблем, для того и заказывал. Только надо ли? Земляной полигон не замкнут.
но.... для наших целей это не совсем то...
Почему?
...
Фото фильтра на SMD катушках
341876
Кстати, этот фильтр не пришлось экранировать. Завтра ещё одного подопытного соберу, проверю ещё раз на пролаз ВЧ токов в обход фильтра. А то всё на скорую руку делалось.
...
Индуктивности катушек измерил. Получились такие данные. Фото не очень качественные, увы. По расчетам должны были получиться 0.47uH, 1uH, 10uH.
341878
341879
Для снижения индуктивности проще перерезать крайний виток (пару витков) и перемычку пробросить, если хочется проверить в фильтре с расчетными значениями индуктивности, без пересчета емкостей
поддерживаю, но собирался предложить резать изнутри, перерезать рядом или высверлить via с земляного конца, что б не создавать КЗ виток, и перемычечкой подвигать
Сергей 12701
25.08.2020, 23:24
Почему? .. соотношение сигнал/шум не самое лучшее при низкой добротности контура...
Сергей 12701, с добротностью пока непонятно. Не измерял. А "не самое лучшие" можно оформить в цифровую информацию? Это для понимания, что считается Hi-Fi(END) ДПФ.:roll:
Ну, и эта конструкция не претендует на Hi-End...
с добротностью пока непонятно
Конструктивную добротность катушек достаточно точно можно оценить по графику АЧХ Вашего ПДФ исходя из предположения, что добротность контура полностью в основном определяется добротностью катушек. По представленному здесь http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?41929-%C4%CF%D4-%ED%E0-%EF%EB%EE%F1%EA%E8%F 5-%EA%E0%F2%F3%F8%EA%E 0%F5&p=1763622&viewfull=1#post17636 22 графику видно что потери примерно 3.5 дБ , а нагруженная добротность, равная соотношению полосы пропускания к средней частоте диапазона, рана примерно 9. По табличке, приведённой в статье https://us5msq.com.ua/kalkulyator-dlya-rascheta-elementov-3xkonturnogo-pdf/ находим для трёхконтурного ПДФ, что такие потери получаются при соотношении Qн/Qхх=0,25, т.о. находим конструктивную добротность (добротность холостого хода) Qхх=36
находим конструктивную добротность (добротность холостого хода) Qхх=36Сергей, спасибо, цифра скромная, но совсем не пугающая :)
Привет, Вадим.
Дык, на 14 МГц вполне приличный ПДФ получился, не вижу причин для паники :smile:
а если и на остальных диапазонах будут такие же результаты. то автора можно будет только поздравить :smile:
Вот графики с разными катушками.
Красный - Amidon T37-6, 18 витков (0.97uH).
Зелёный - печатные (1.3uH).
Синий - SMD 1812 (1uH).
341903
По поводу экранировки печатных катушек сделал поспешные выводы. Похоже в первый раз у меня с подключением были проблемы. Использовал какие-то левые провода, как позже выяснил. Пролаза ВЧ в обход фильтра не обнаружил при последнем измерении.
341904
Чтобы не рассматривать детально. Потери:
- Amidon - 1dB;
- печатные - 3-4dB;
- SMD - 5-6dB.
не вижу причин для паникиНу по последним результатам в габарите Амидона (кольцо плашмя где-то с печатную катушку) получается похуже по потерям, но все-таки лучше чем с SMD катушечками - вполне приемлемый размен цены на площадь платы :)
в габарите Амидона
Для более наглядного сравнения с колечками T50-6
341920
на остальных диапазонах
Заказал платы не со всеми номиналами: 0.5uH; 1u; 10uH. На 40м нет приемлемого номинала. Для остальных вроде нормально должно быть.
Продолжение...
На первом графике (без экрана) подробно можно посмотреть АЧХ.
На втором графике:
- красный - без экрана;
- синий - экран 15мм от поверхности ПП;
- зелёный - экран 10мм от поверхности ПП;
- чёрный - экран 5мм от поверхности ПП.
В качестве экрана использовал 2 алюминиевые пластины. Одна сверху ПП, другая снизу.
160М
342615 342619
80М
342616 342620
10М
342617 342621
Во вложении модели RFSim.
К сожалению, пока без фотографий...
2 алюминиевые пластиныА они заземлялись? и в каких точках? Нуль передачи за ВЧ скатом АЧХ наводит на мысль о просачивании в обход фильтра
vadim_d, да, контакт с землёй есть. Через винтовое соединение. Жаль фотку пока нечем сделать.
Просачивание конечно. Ещё, увеличиваются потери в полосе пропускания на 0.5..1дБ.
...
Может спаять коробочку из фольгированного стеклотекстолита? Как с фильтром на 20м.
а если по плоскости поставить одну или пару катушек .. упадет влияние...чтото похоже на X-Y-Z координату ...
по екранам ...запечатать такимеже квадратиками с обоих сторон одностороним екраном типо бутербродом.
ето только размышляем... попробовать пока нечем..:crazy:
LY5Y Gin.
Может спаять коробочку из фольгированного стеклотекстолита?Поп робовать можно, но так получается, что от простой пластины только вред, а с хорошим экраном на должном расстоянии выйдет заметный проигрыш по габаритам
Евгений240
11.09.2020, 09:48
Если делать ДПФ на все диапазоны, всё равно потребуется коробочка с поперечником по размерам платки с 8 перегородками. Если делать отделения даже по 15 мм, то выйдем на 135мм плюс толщина стенок и перегородок, около 150 мм всё равно потребуется.
около 150 мм всё равно потребуетсяА с плоскими катушками ДПФ можно делать трехэтажный, аки мат :)
Евгений240
11.09.2020, 10:16
Объём коробки не изменится.:-P
Спаял коробочку из стеклотекстолита вокруг платы. Сверху и снизу расстояние до стенок экрана 15мм.
График относительно не экранированной платы.
342640
И в сравнении с 2-мя пластинами из предыдущего измерения.
342641
Пока результат не радует...
Евгений240
11.09.2020, 11:55
Явно по земле пролазит. Надо землю платуы соединить с экраном со стороны входа и со стороны выхода.
Явно по земле пролазит
Ага, использовал 2х сторонний стеклотекстолит. Некоторые пластины пропаял только с одной стороны (с внешней).
...
В общем, снял характеристики по новой.
Красный график на всех скриншотах - без экранировки.
342649 15мм. Синий - пластины. Серо-зелёный - коробка.
342650 10мм. Зелёный - пластины. Фиолетовый - коробка.
342651 5мм. Черный - пластины. Коричневый - коробка.
При 5мм более приемлемо получается. За счет снижения добротности полоса становится шире на ~18% и потери увеличиваются на 5-10%. За счет уменьшения индуктивности резонанс сдвигается на 210..230кГц.
Евгений240,
Явно по земле пролазит.
И это тоже, но не только. Экран, даже толще скин эффекта, внутри прекрасно воспринимает токи Фуко, и прекрасно "перезлучает" это на соседнюю катушку, неучтенная связь.
В результате, выигрыш от плоских катушек на КВ сильно сомнителен, из за изрядных размеров, при худших параметрах (причем как теоретически, как видим у Коллеги, и практически), по сравнению со стандартными, даже СМД индуктивностями. Для УКВ и СВЧ, на полосковых линиях, на спец. подложках, гораздо эффективней.
Добавлено через 12 минут(ы):
RK9AMX, Ну по теории это нельзя было понять? Любое приближение экрана, это потеря добротности, по Вашим данным до десятков ХХ, с потерей Кпер. в полосе, и снижения крутизны скатов, и появления внеполосных "пропусканий" из за неучтенных связей.
ПС:Тем не менее, спасибо Вам за то, что в соответствии с Вашей подписью, убедили в этом практически :).
Ну по теории это нельзя было понять?
Человеческий разум устроен так, что теория (информация) не дает знаний без практической реализации. Практически реализованного ДПФ на печатных катушках никто из участников не представил и не показал его характеристик. Не привел практически получившихся параметров и пр. и пр.
убедили в этом практически .
Рано ещё такую конструкцию со счетов списывать.
До какого-то конечного результата нужно довести проект.
при худших параметрах по сравнению со стандартными, даже СМД индуктивностями.
Вы невнимательно смотрели. SMD исполнение проигрывает печатным катушкам.
Так что, продолжение следует...
Powered by vBulletin® Version 4.1.12 Copyright © 2024 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved. Перевод: zCarot