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2024年7月 3日 (水)

Pythonの高周波用ライブラリscikit-rfがv1.1.0になってImpedance Corrected 2xThru(ZC-2xThru, IEEEP370)のバグが直った。早速試す。公式サイトの例が線路なのでバンドパスフィルタで。まずまずの結果が得られた。

scikit-rf、いつの間にかv1.1.0になっていて

https://github.com/scikit-rf/scikit-rf/releases/tag/v1.1.0

fix wrong fix-2 flip in ieeep370 with z correction by @mhuser in #1072

という項目が。前々からmatlabのコードとどうも合わんな、と思っていたがやっぱりバグだったか。

ではチェックしてみよう。

公式サイトの例が全部マイクロストリップラインを使って作っているのでいまいち面白くない…

https://scikit-rf.readthedocs.io/en/latest/examples/networktheory/IEEEP370%20Deembedding.html

そこで試すのはTDKさんのバンドパスフィルタにした。まず表示してみる。

import skrf as rf
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from skrf.calibration import (IEEEP370_SE_NZC_2xThru, IEEEP370_MM_NZC_2xThru,
                              IEEEP370_SE_ZC_2xThru, IEEEP370_MM_ZC_2xThru)
from skrf.media import MLine
rf.stylely()

# TDKのWi-Fi BPF
dut = rf.Network("dea165550bt-2322a1-h.s2p")
dut.name = 'DUT'
dut.plot_s_db()

表示すると、

Zc2xthru1

のようになる。

ではフィクスチャとThruを模してみよう。

まずSMAコネクタ(50Ω)があって、基板との接続部(今回は細いラインでインダクタ的)があり、そこから基板の線路があるとする。

フィクスチャは50ΩラインだがThruは1.5倍の線幅でインピーダンスが低い側にずれているとする。

コードはこんな感じ。

freq = dut.frequency
W   = 3.20e-3 #3.00e-3 for 50 ohm
H   = 1.55e-3
T   = 50e-6
ep_r = 4.459
tanD = 0.0183
f_epr_tand = 1e9

# 50オームライン(基板のラインとSMAコネクタ部想定)
MSL1 = MLine(frequency=freq, z0_port=50, w=W, h=H, t=T,
        ep_r=ep_r, mu_r=1, rho=1.712e-8, tand=tanD, rough=0.15e-6,
        f_low=1e3, f_high=1e12, f_epr_tand=f_epr_tand,
        diel='djordjevicsvensson', disp='kirschningjansen')

# 線幅1.5倍のライン(Thruのインピーダンスずれ想定)
MSL2 = MLine(frequency=freq, z0_port=50, w=1.5*W, h=H, t=T,
        ep_r=ep_r, mu_r=1, rho=1.712e-8, tand=tanD, rough=0.15e-6,
        f_low=1e3, f_high=1e12, f_epr_tand=f_epr_tand,
        diel='djordjevicsvensson', disp='kirschningjansen')

# 50%線幅が細いライン=コネクター基板接続部を想定
MSL3 = MLine(frequency=freq, z0_port=50, w=0.5*W, h=H, t=T,
        ep_r=ep_r, mu_r=1, rho=1.712e-8, tand=tanD, rough=0.15e-6,
        f_low=1e3, f_high=1e12, f_epr_tand=f_epr_tand,
        diel='djordjevicsvensson', disp='kirschningjansen')

SMA = MSL1.line(10e-3, 'm')
contact = MSL3.line(5e-3, 'm')
fixtureline = MSL1.line(20e-3, 'm')
thruline = MSL2.line(20e-3, 'm')

fdf = SMA ** contact ** fixtureline ** dut ** fixtureline ** contact ** SMA
fdf.name = 'FIX-DUT-FIX'
s2xthru =  SMA ** contact ** thruline ** thruline ** contact ** SMA
s2xthru.name = '2x-Thru'
fdf.plot_s_db()

表示すると

Zc2xthru2
のようになって波打った波形(リップル)になっている。コネクタ部の影響。

Thruの方はもっとひどくて

Zc2xthru3

のようになっている。さて、ZC-2xThruを実行してみる。

dm_zc  = IEEEP370_SE_ZC_2xThru(dummy_2xthru = s2xthru, dummy_fix_dut_fix = fdf,
                         bandwidth_limit = 10e9, pullback1 = 0, pullback2 = 0,
                         leadin = 0, NRP_enable = False,
                         name = 'zc2xthru')
zc_d_dut = dm_zc.deembed(fdf)
zc_d_dut.name = 'zc_DUT'
zc_d_dut.plot_s_db()
Zc2xthru4

リターンロスがいまいちだがまずまずではなかろうか。

 

ちなみにNZC-2xThruだとだいぶひどいのでZC-2xThruの効果は出ている。

Zc2xthru5

IEEE P370のZC-2xThruなどについてはこちらを。matlabのコードもある。

Open-Source De-embedding

https://gitlab.com/IEEE-SA/ElecChar/P370

 

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