Split Planes Part 3 - Resonanz der "Split Plane"

Die GND Plane hat auf dieser Experimentierplatine eine U-Form. Über den Schlitz entsteht eine kapazitive Kopplung der beiden GND-Hälften zueinander. In Kombination mit der Induktivität bzw. der räumlichen Ausdehnung zeigt diese Struktur höchstwahrscheinlich Resonanzen, an denen die Abstrahlung zunimmt.

Der Strom im Sternpunkt der beiden GND-Hälften sollte ein Hinweis dafür sein, bei welchen Frequenzen die Resonanzen auftreten. In der Simulation, des im vorigen Teil entwickelten Ersatzschaltbildes, kann dieser Strom dargestellt werden. Dabei wird eine Microstripleitung mit einer AC-Quelle verbunden und der Strom durch R2 angezeigt:

Mittels Nahfeldsonde wurde das magnetische Feld im Bereich der Verbindung der beiden GND-Hälften gemessen. Das Ergebnis zeigt, dass die Frequenzen, an denen der Strom Maximalwerte annimmt, gut mit der Simulation übereinstimmen.

Wird die Nahfeldsonde durch eine breitbandige Antenne ersetzt und in der Nähe der Testleiterplatte platziert, zeigt sich ein ähnliches Übertragungsverhalten. Bei Frequenzen, an denen der Strom im GND-Knoten am höchsten ist, ist auch die Abstrahlung am höchsten.

Im nächsten Experiment wurde der offene Schlitz in einem HF-Port abgeschlossen. Die Übereinstimmung von S21 zwischen Simulation und Messung ist gut. Durch den hinzugefügten 50 Ohm Port werden die Resonanzen stark gedämpft. Man sieht, dass in den Bereichen um 250 MHz und 750 Mhz die Einkopplung am größten ist.

Eine interessante Messung ist S11 bzw. die Eingangsimpedanz der Splitplane gemessen am offenen Ende des Schlitzes:

Die Impedanz zeigt das typische Verhalten einer am Ende kurzgeschlossenen Übertragungsleitung. Was diese geschlitzte GND-Plane ja schlussendlich auch ist - eine am Ende kurzgeschlossene "coplanar stripline". Die Dämpfung steigt mit zunehmender Frequenz, was in der Simulation nicht nachgebildet wird. Durch die räumliche Ausdehnung wird diese Struktur auch zu Abstrahlung führen, was aus dieser Messung allerdings nicht ersichtlich wird.

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