Volume 4 — Microonde in microstrip: il progetto

HAMCODE — RF SOLO IN CODICE · Volume 4 — Linee, parametri S, carta di Smith, filtri e amplificatori

Il primo dei due volumi sulle microonde: il progetto dei circuiti in microstrip con le formule e un simulatore circuitale, dentro ASTRIP, il programma del libro (carta di Smith, schema, ottimizzatore). Il programma si scrive prima, nel repository ASTRIP; i capitoli ne prendono i pezzi, uno per capitolo, nella forma degli esempi. Usa i numeri complessi, i decibel e il rumore del volume 1, l'oscillatore locale e il mixer del volume 2.

Niente detto, tutto misurato qui vuol dire tre curve sullo stesso grafico: la formula chiusa, il simulatore, e la misura del circuito costruito con l'analizzatore di reti; il libro spiega le differenze (connettori, tolleranza della costante dielettrica, incisione, saldature).

Parte	Capitoli	Pagine
Prima di cominciare	—	8
Prima · Linee e onde	IV.1–IV.5	68
Seconda · La microstrip	IV.6–IV.10	68
Terza · Il simulatore circuitale	IV.11–IV.15	68
Quarta · Adattare e dividere	IV.16–IV.18	41
Quinta · Filtri	IV.19–IV.21	41
Sesta · Circuiti attivi	IV.22–IV.26	68
Progetti	IV.27–IV.30	54
Appendici	A–D	35
Totale	30 capitoli	≈ 451

Prima di cominciare ○

Prefazione · la collana · che cosa serve dei volumi 1 e 2 e di «Avalonia solo in codice» (il controllo che disegna, Skia, i file) · ASTRIP, lo strumento del libro · come è fatto il libro e i percorsi di lettura · il laboratorio: analizzatore di reti, analizzatore di spettro, circuiti stampati · le librerie e le licenze · convenzioni tipografiche.

Parte prima — Linee e onde

IV.1 Le microonde in un'applicazione Avalonia ○ — che cosa si progetta, che cosa si misura; lo strumento del libro; il percorso dei volumi 4 e 5.
IV.2 Linee di trasmissione ○ — onde che viaggiano, impedenza caratteristica, riflessione, onda stazionaria; la linea come trasformatore di impedenza.
IV.3 Parametri S ○ — perché a microonde non si misurano tensioni e correnti; S, Z, Y, ABCD e le conversioni; i file Touchstone letti e scritti.
IV.4 La carta di Smith ○ — disegnata a mano con Skia e interattiva: impedenze, ammettenze, cerchi di ROS e di Q, il percorso di una rete che si costruisce col mouse.
IV.5 L'analizzatore di reti ○ — come misura, la calibrazione SOLT, i piani di riferimento; il VNA letto dal programma e le misure del libro.

Parte seconda — La microstrip

IV.6 La microstrip in formule ○ — Wheeler, Hammerstad-Jensen: analisi e sintesi, larghezza dall'impedenza; confronto con le tabelle pubblicate.
IV.7 Dispersione e perdite ○ — Kirschning-Jansen; perdite nel conduttore e nel dielettrico, rugosità, effetto pelle; FR4 e substrati per microonde misurati.
IV.8 Linee accoppiate ○ — modi pari e dispari, coefficiente di accoppiamento, la sintesi.
IV.9 Le discontinuità ○ — estremo aperto, gradino, curva e curva smussata, T, croce, gap, via a massa: i modelli e la misura.
IV.10 I componenti veri ○ — condensatori, induttori e resistori SMD con i loro parassiti; i parametri S dei costruttori.

Parte terza — Il simulatore circuitale

IV.11 Analisi nodale in frequenza ○ — la matrice delle ammettenze, le porte, dai nodi ai parametri S.
IV.12 Lo schema ○ — l'editor dei circuiti in Avalonia, i blocchi, la netlist salvata in un file.
IV.13 L'ottimizzatore ○ — obiettivi, Nelder-Mead e gradiente, vincoli; il costo misurato.
IV.14 Tolleranze e Monte Carlo ○ — quanto si allontana il circuito costruito da quello progettato.
IV.15 Il rumore nei circuiti ○ — sorgenti, matrici di correlazione, cifra di rumore di una cascata.

Parte quarta — Adattare e dividere

IV.16 Adattamento a costanti concentrate ○ — reti L, Pi e T sulla carta di Smith; il fattore di merito e la banda.
IV.17 Adattamento con le linee ○ — stub singolo e doppio, trasformatore a λ/4, multisezione binomiale e Chebyshev, linee rastremate; il limite di Bode-Fano.
IV.18 Divisori e accoppiatori ○ — Wilkinson, branch-line, rat-race, accoppiatore a linee accoppiate, Lange.

Parte quinta — Filtri

IV.19 Dal prototipo ai filtri a microonde ○ — il prototipo passa basso, le trasformazioni, Richards e Kuroda, gli invertitori di impedenza.
IV.20 Filtri a stub e a gradini d'impedenza ○ — passa basso e passa banda; le risposte spurie.
IV.21 Filtri a linee accoppiate ○ — a linee parallele, hairpin, interdigitati, combline.

Parte sesta — Circuiti attivi

IV.22 Il transistor a microonde ○ — parametri S, polarizzazione, stabilità (K, μ), cerchi di stabilità.
IV.23 Amplificatori ○ — guadagno di trasduttore e disponibile, cerchi di guadagno e di rumore, l'LNA, l'amplificatore a larga banda.
IV.24 Oscillatori ○ — resistenza negativa, risonatori in linea e dielettrici, il VCO con varactor; il rumore di fase misurato con l'analizzatore di spettro.
IV.25 Mixer ○ — a diodo singolo, bilanciati, ad anello; perdita di conversione, isolamenti e prodotti misurati.
IV.26 Non linearità ○ — compressione a 1 dB, intermodulazione e IP3: calcolati e misurati.

Progetti

IV.27 Filtro passa banda per i 1296 MHz ○ — progetto, ottimizzazione, circuito stampato, misura.
IV.28 Amplificatore a basso rumore ○ — per i 1296 MHz o i 2,4 GHz, con cifra di rumore e stabilità misurate.
IV.29 Un convertitore ○ — oscillatore, mixer e filtri insieme.
IV.30 Dal progetto al circuito stampato ○ — il layout piastrellato da ASTRIP, l'impronta per KiCad e il resto della scheda disegnato lì, la fabbricazione, la misura, gli scarti.

Appendici

A. Gli inciampi delle microonde ○ · B. Riferimento rapido delle formule ○ · C. Substrati e connettori ○ · D. Glossario ○

Stato dei capitoli: ✔ scritto · ✎ in bozza · ○ da scrivere.