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Opciones para igualar 75 a 50Ohms en el PCB

Estoy recogiendo información para un proyecto que tengo en mente.

Aclaración:

No busco a alguien que me ayude a hacer los cálculos. Aún no he llegado a ese punto.

Básicamente estoy buscando "la voz de la experiencia" que dice que "emparejar con la técnica X way tiene una buena/mala posibilidad de funcionar como se ha diseñado". Aquí hay algunas cosas que hay que tener en cuenta".


Primero, algo de información de fondo:

Un paso del proyecto implica la conexión de un LNB de televisión por satélite a un Detector logarítmico MAX2015 para medir la fuerza de la señal.

La dificultad es que la salida del LNB tiene una impedancia de 75Ohm. El MAX2015 está hecho para 50Ohms, e incluso tiene incorporada una terminación de 50Ohm.

Por lo que he podido encontrar, la salida del LNB se extiende de 950MHz a 2.15GHz.

Por lo que puedo ver hay dos opciones usuales para emparejar (y una tal vez no tan usual):

  1. L-Pad
  2. Balun o transformador de RF
  3. Ignorar el desajuste (sugerido por @captcha)

El L-Pad es fácil de construir, pero implica una pérdida bastante alta (5.6dB según las calculadoras de internet.) Es de banda ancha, así que eso es una ventaja.

Encuentro algunos balunes de radiofrecuencia que pueden cubrir el rango necesario. Lo que puedo encontrar parece decir que necesito un transformador de RF con una relación de 1:1.25 vueltas (sqrt(75/50) da 1.225, 1:2.5 es lo más cercano que puedo encontrar.) También hay transformadores específicamente para conversiones de 50 a 75 Ohm. Todos ellos tienen una pérdida de inserción nominal que es inferior al L-Pad (2,2dB en un ejemplo.)

Por una sugerencia en los comentarios, parece que ignorar el desajuste me llevará a 1dB de plano para el rango necesario. Si alguien pudiera verificar eso, entonces seguramente sería lo más sencillo de lograr. La información que encontré se basó en el rendimiento del cable, así que tal vez haya que considerar más cuando se usa en un PCB.

Como cuarta alternativa, he visto referencias al uso de guías de ondas coplanares cónicas para la adaptación de impedancias. No veo nada sobre la pérdida de inserción, pero no he leído mucho sobre el tema. Espero que haya una guía de onda involucrada en el proyecto sin importar lo que haga porque tendrá que haber un par de centímetros del conector RF para el circuito de la inyección de energía del LNB. Sin embargo, espero que los cálculos y la fabricación de una guía de onda cónica estén fuera de mi alcance.


Ahora la(s) pregunta(s):

¿Cuál de las anteriores va a ser la más fácil de corregir?

No me importa si el método más fiable implica más pérdidas, siempre y cuando sea predecible y bastante plano en todo el rango de frecuencias que el LNB emite.

Me parece que el L-Pad sería el más sencillo, y el que menos probabilidades tiene de introducir pérdidas impredecibles. Los baluns tienen menos pérdidas, pero parece que no son tan planos en su respuesta de frecuencia.

Ignorar el desajuste parece que funcionaría bastante bien, pero la única información que encontré en esa dirección se aplica a los cables. No sé si habría algún problema cuando se usa en un PCB. Parece que tendría que usar una guía de ondas en el tablero para que esa idea se aplique, pero entonces asumo que tendré que usar una guía de ondas de todos modos.


Necesito algo simple, predecible y confiable porque no tengo ningún tipo de equipo de prueba que funcione en las frecuencias necesarias.

Los niveles absolutos que obtengo del MAX2015 no son el objetivo principal. Estaría bien decir "el nivel de entrada es ahora exactamente -39dBm", pero no importa si está unos pocos dB fuera. El objetivo final es medir las diferencias en los niveles de RF en diferentes condiciones - las diferencias deben ser correctas incluso si los niveles absolutos no lo son. El MAX2015 puede darme eso, sólo necesito estar seguro de que no le estoy dando una mala señal.

Estoy usando el Max2015 porque tengo uno. Probablemente hay otros chips que harían el trabajo también y serían más baratos. Lo compré porque pensé que necesitaba el rango dinámico. Resulta que no lo necesito, pero sólo lo descubrí después de haber construido un circuito de prueba (muy difícil) con el Max2015.


Información adicional en respuesta a los comentarios:

  1. La pérdida de unos pocos dB no es un problema. La señal del LNB está a unos -30dBm y el Max2015 trabaja hasta -70dBm. Así que, cualquier cosa que me mantenga por encima de -60dBm o así es bueno.
  2. No creo que un convertidor externo funcione. El LNB tiene que ser alimentado por el cable de RF. Un componente externo de adaptación bloquearía (transformador) o debilitaría (resistivo) la alimentación.

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¡Gracias por la aclaración!

Así que necesitas una solución de PCB. La solución más simple (¡y aún así muy buena!) es la sugerida por @mkeith: sólo hay que cargar el cable de 75 Ohms a la conexión en serie de la resistencia de 25 Ohms y la entrada del MAX2015. Este diseño tiene una atenuación de -3,5 dB.

Una solución más perfecta es usar dos resistencias:

schematic

simular este circuito - Esquema creado utilizando CircuitLab

Este diseño asegura que cualquier reflejo de la entrada del MAX2015 no perturbe sus resultados. Atenuación -7,5 dB. Las resistencias se seleccionan de acuerdo con E96 (1%). Se puede usar un par de 82 Ohms / 43 Ohms. Asegúrese de que las resistencias sean adecuadas para alta frecuencia. Utilice preferentemente las resistencias de película fina 0402.

Los rastros de PCB deben ser muy cortos. El plano de tierra es lo más importante. La adaptación de la impedancia para los rastros del PCB no es un problema hasta que la longitud total del rastro entre el conector de entrada de 75 Ohms y la entrada del MAX2015 esté por debajo de 5-7 mm.

Hay que tener en cuenta la atenuación del cable para comparar las señales a diferentes frecuencias.

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