DG60KE0 SAW RF필터

전자부품
1. RF측정
  1. 주파수 필터
    1. 교육용 필터
      1. DG60KE0 SAW RF필터 - 이 페이지
2. 참조
  1. SAW-핸드폰RF
DG60KE0(US-PCS Rx필터), Fc=1960MHz, -3dB BW=75MHz
1. 1930M : 통과대역 Low
2. 1960M : 중심주파수
3. 1990M : 통과대역 High
삼성전기, 2002년 9월에 제품규격서가 발행된 것 으로 추정
1. 2.0x2.0mm LCC 패키지
사진
규격표를 바탕으로 Limits Test
1. 중심주파수 변동에 따라, 통과되는 여유 주파수를 계산하기 위한 그림을 설명하기 위해서 E5071C 네트워크분석기 화면에 리미트라인을 그렸다.
2. 리미트 테스트용 테이블 작성법
3. 리미트 라인을 그리면
  - 700MHz~3GHz까지. 빨강은 리미트 라인
  - CENT=1960MHz, SPAN=200MHz 대역에서. 리미트 적용 구간이 3개 나온다.
E5071C 캘리브레이션 오류에 따른 파형 변화
1. 그래프
  - 통과대역
  - 리플
2. 그래프 파형 설명
  1. Cal. off
  2. open 중심도체가 부러져 있어, OPEN +7ps delay에 C0=0으로 입력하고 아무것도 연결하지 않고 OPEN캘
  3. open 중심도체가 부러져 있음에도 불구하고, 85033D 표 그대로 사용하고, 아무것도 연결하지 않고 OPEN 캘.
  4. OPEN 37ps C0=0, SHORT 37ps L0=0, LOAD 41ps로 입력한 SMA 캘키트 적용
  5. 부러진 Open 중심도체를 수리한 후, 적당히(?) 정식으로 측정함.
E5071C로 필터 매칭하기
1. 매칭을 하는 이유
  1. 통과대역 파형곡선이 대칭으로 나와야, 필터 C값(=임피던스)에 따른 중심주파수, 대역폭 변화를 정확히 제어할 수 있다.
2. 현 매칭상태
  - S11, S22. 비대칭 임피던스 특성을 보인다.
  - S11, S22, 리플특성(high band에서 손실이 크다.)
3. Fixture Simuation으로, (특히 high band 특성을 개선하여) 통과대역이 좌우대칭이 되도록 매칭 하였다.
  - 스미스챠트 및 리플 그래프
4. S11만 Fixture Simuation을 매칭했을 때 그래프
  1. 동영상
  2. 매칭회로: SCPI.CALCulate(1).FSIMulator.SENDed.PMCircuit.PORT(1).TYPE = "PCSL" 'shuntC-seriesL
5. S22를 매칭으로 고정하고, S11을 변화
  1. E5071C VBA 프로그래밍
    1. S22을 C=0pF, L=0nH에서 (즉, port2는 매칭하지 않고)
      1. C=0~2pF, 0.1pF씩, L=1~3nH, 0.1nH씩
      2. 그래프
        
        피크이득은 1.2pF, 1.6nH
        
        중심주파수는 L값이 커질수록 높아진다.
        
        peak-1dB 대역폭은 3nH일 때 가장 넓어진다.
    2. S22을 C=0.8pF, L=0.7nH에서 (port2를 매칭하고)
      1. C=0~2pF, 0.1pF씩, L=1~3nH, 0.1nH씩
      2. 그래프
        
        Mem:아무런 매칭을 하지 않을 때, Data: port1=1pF 2nH
        
        피크이득은 1.2pF, 1.8nH
        
        중심주파수는 C=2pF에서 L값이 커질수록 뚜렷하게 높아진다.
        
        peak-1dB 대역폭은 3nH일 때 가장 넓어진다.
6. Port1=Port2 모두 동일하게 매칭하였을 때, 그리고 Port1=Port2 Extension=100ps
  1. C=-0.6~1pF, 0.1pF씩, L=0~2.8nH, 0.2nH씩
  2. C과 L에 따른 필터특성
    1. 피크이득
    2. peak-1dB
      - 중심주파수
      - 대역폭
    3. peak-3dB
      - 중심주파수
      - 대역폭
  3. 주파수 파형
    - 통과대역
    - 리플
7. 매칭 전후 이득 변화
  1. 그래프
  2. 수치
    1. 1930MHz -1.85dB => -1.91dB, 0.06dB 하락
    2. 1960MHz -0.99dB => -0.90dB, 0.09dB 상승
    3. 1990MHz -3.25dB => -2.58dB, 0.67dB 상승 (high band를 개선하였다.)
8. 주파수 여유율 계산을 위한 그래프
  1. 그래프
    - 매칭전
    - 매칭후
  2. 마커 1,2,3,4 여유율
    1. 매칭전, -4dB 대역폭은 (1994.30 - 1918.86) = 75.44MHz, 60MHz 통과대역폭을 빼면 여유율은 15.44MHz
      1. 1지점: 1913.05MHz - 1910MHz = 3.05MHz
      2. 2지점: 1918.86MHz - 1930MHz = 11.14MHz
      3. 3지점: 1994.30MHz - 1990MHz = 4.30MHz
      4. 4지점: 2012.61MHz - 2030MHz = 17.39MHz
    2. 매칭후, -4dB 대역폭은 (1996.58 - 1919.87) = 76.71MHz, 60MHz 통과대역폭을 빼면 여유율은 16.71MHz
      1. 1지점: 1914.05MHz - 1910MHz = 4.05MHz
      2. 2지점: 1919.87MHz - 1930MHz = 10.13MHz
      3. 3지점: 1996.58MHz - 1990MHz = 6.58MHz
      4. 4지점: 2013.64MHz - 2030MHz = 16.36MHz
    3. 매칭 전후 결론: 주파수 여유율을 약 8% 개선하였다.
냉각, 가열하면서 100번 측정 ,
1. 가열 및 냉각 방법
  1. 가열: 열수축 튜브용 열풍기
  2. 냉각: 냉매, Electrolube FRE Freezer Spray를 PCB 뒷면에 뿌려서
2. 주파수온도계수에 의한 중심주파수 차이가 약 12MHz이다. 12/1960=6100ppm이다. TCF가 -30ppm이라면 약 200도 차이를 발생시킨 것이다.
3. 중심주파수에 따른(즉, 온도에 따른-중심주파수가 높으면 온도가 낮다.) 피크이득 및 대역폭 변화
  - (중심주파수가 높아지면)온도가 낮아지면 피크이득이 높아진다.(좋아진다.)
  - (중심주파수가 높아지면)온도가 낮아지면 대역폭이 넓어진다.
4. 매칭전, 주파수 여유율 그래프
  - 고주파이동을 추측. 1953.5~1970.5MHz로 17MHz 여유율
5. 매칭후, 주파수 여유율 그래프
  - 고주파이동을 추측, 1953.5~1971.5MHz로 18MHz 여유율
정식 온도 특성 측정
1. Espec SU-222 오븐에서
  1. 화면 캡쳐
  2. 설명
    1. 프로그램: 3번, 프로그램명: +85~-20
    2. 현재시간: 2024/07/13 토, 18:55
    3. 현재온도: -20.1'C, 세팅온도 -20'ㅊ
    4. 온도유지를 위해 히터는 용량의 11.1% 가동, 냉동기 동작
    5. 프로그램 스텝: 3번째 실행중
    6. 프로그램 종료 예정시간: 7월 13일 18:57
    7. 프로그램 수행 전체 시간: 1시간 44분 32초
    8. 프로그램이 종료되면: 전원 OFF
2. E5071C 화면 캡쳐. 25도씨 파형을 Memory로 놓고
  1. 저온 및 고온에서 주파수 이동
    - -20'C에서
    - +85'C에서
  2. 0-4dB 삽입손실을 보증하는 통과대역의 주파수 이동
    - 빨강 마커2번이 -4dB 저주파 주파수, 노랑 마커1번이 -4dB 고주파 주파수
3. 측정 방법
  1. 온도변화 0.1'C마다
  2. 피크이득, peak-3dB 중심주파수, peak-3dB 대역폭, 0-4dB 왼쪽 주파수, 0-4dB 오른쪽 주파수를 읽는다.
4. 측정 엑셀 파일
  1. 이 필터의 사용온도범위는 -30'C~+85'C이다. -20'C부터 측정했다. -30'C까지는 선형 외삽(linear extrapolation)으로 추측했다.
  2. 오븐 온도 프로파일
  3. 피크 이득, 이득온도계수는 -0.0034dB/'C이다. 즉, 온도가 100'C 올라가면 0.34dB 낮아진다.
  4. peak-3dB 중심주파수, 중심주파수 온도계수는 -38.6ppm/'C 이다.
    - 절대값
    - 상대값
  5. peak-3dB 대역폭. 온도가 올라가면 대역폭은 줄어들기 때문에 특성에서 불리해진다. 상대적으로 중요한 의미는 없다.
  6. 0-4dB 규격 통과대역 대역폭. 사용온도범위에서 4.3MHz 변한다.매우 중요하다.
  7. 0-4dB 규격 통과대역의 주파수 변화매우 중요하다.
    1. 그래프
    2. 설명
      1. 온도에 따라 규격통과대역 규격 주파수를 보상하는 기준이 된다.
      2. 좌측 주파수는 -32ppm 이동하고,
      3. 우측 주파수는 -49ppm 이동한다.
    3. 그러므로 이 제품의 통과대역이 1930MHz~1990MHz이므로, 측정시 현재 온도가 25'C라면, 새롭게 설정하는 통과대역은
      1. 저주파쪽: 1930MHz x (-30-25)'C x -32ppm/'C = 3.397MHz가 더 저주파로 넓어져야 하므로 (1930-3.397)MHz =1926.603 MHz
      2. 고주파쪽: 1990MHz x (85-25)'C x -49ppm/'C = 5.674MHz가 더 고주파로 넓어져야 하므로 (1990+5.674)MHz =1995.674 MHz
      3. 즉, 노미날 대역폭을 60MHz에서 69.071MHz로 15.1% 넓게 설정해야 한다.
    4. 참조
      1. 만약, (우리가 알고 있는 종래 방법처럼) 통과대역 좌우측 주파수 모두에 -38.6ppm/'C를 적용하면
        
        저주파쪽: 1930MHz x (-30-25)'C x -38.6ppm/'C = 4.097MHz가 더 저주파로 넓어져야 하므로 (1930-3.397)MHz =1925.903 MHz
        고주파쪽: 1990MHz x (85-25)'C x -38.6ppm/'C = 4.225MHz가 더 고주파로 넓어져야 하므로 (1990+5.674)MHz =1994.225 MHz
        즉, 노미날 대역폭을 60MHz에서 68.322MHz로 13.9% 넓게 설정해야 한다.