Критика компоновки радиочастотной платы: входная информация на моей плате радиотелескопа

Я пытаюсь сделать макет платы для радиотелескопа, который мы строим на одной из моих работ.

Вот общая топология системы:

^{QRFH для "Quad Ridged Feed Horn". Это довольно эзотерический тип антенны.}

По сути, цель состоит в том, чтобы обеспечить чрезвычайно точные измерения с калибровкой на месте и отслеживанием дрейфа. Имеется встроенная система для измерения КСВ антенны для калибровки дрейфа из-за физических изменений при изменении температуры, калибровки для калибратора КСВ через возможность подачи генератора КСВ непосредственно в анализатор, дополнительный контрольный сигнал, позволяющий отслеживать осциллятор дрейфа в анализаторе спектра, шумовой диод, нагрузка и небольшой диполь для измерения локальной RFI.

Полный PDF всего здесь

В любом случае, вот мой текущий макет:

Обновленный макет:

Оригинальный макет:

Stackup:

Верхний слой:

Основание 1:

Питание и межсоединения:

Основание 2:

Общий вид:

Все линии передачи должны быть в пределах ~ 1 Ом от 50 Ом, принимая во внимание диэлектрик FR4 от щита, который я собираюсь использовать.

Прямо сейчас, это предназначено для работы в диапазоне 50-300 МГц, поэтому более эзотерические диэлектрики действительно не гарантированы, но я их рассматриваю.

Усилители LNA - это мини-схемы CMA-5042 с тройниками TCBT-14 . Защита от электростатических разрядов при вводе
/ выводе осуществляется через CLM-83-2W + .
РЧ-переключатели - это JSW6-33DR + (6-контактный переключатель имеет лучшую производительность, чем 2-контактный, поэтому я использую 6-контактный переключатель в положении 2-контактного переключателя. Разница в цене незначительна).
Все переменные аттенюаторы - DAT-31R5-SP .

По сути, я ищу несколько вещей.

• Мой макет хотя бы выглядит в основном вменяемым?
• У меня есть следы управления переключателем и аттенюатором, идущие под следами RF, хотя с промежуточной плоскостью заземления. Я не думаю, что это проблема, но РФ странно.

Я сохранил паяльную маску как можно дальше от всех радиочастотных линий, с небольшими барьерами вокруг частей SMT, чтобы припой не мог пройти по следам.

Главным образом, я просто не делал RF-макет раньше, поэтому я ценю любой вклад.

Вот мои мысли и проблемы, основанные на большом количестве практики и ошибок при разработке продуктов ISM диапазона 902–928 МГц для FR4:

1. Обязательно рассмотрим сквозные радиочастотные разъемы, как предполагает Photon. Разъемы SMT легко разрываются, принимая за них все или все прокладки, и часто сдирают значительную часть центральной дорожки. Встроенные переходы обеспечивают небольшую дополнительную прочность: вы говорите о нескольких тысячных медного покрытия, охватывающего самый край подушки толщиной всего несколько тысячных. Время, затраченное на зазоры, окупится в первый раз, когда кабель будет сильно дергаться ... только кабель потребует замены. Я отказываюсь использовать разъемы SMT для чего-либо, но опыт заставляет меня это делать. Альтернативой вертикальным разъемам или разъемам в стиле пагоды являются различные варианты монтажа на краю. Они не имеют монтажных отверстий и предназначены для поверхностного монтажа, но припаиваются как к верхней, так и к нижней стороне. Я никогда не ломал ни одного из них и не вытащил один из доски.
2. Пайка горячей пластиной как малых РЧ-компонентов, так и больших разъемов, вероятно, приведет к перегреву самых мелких компонентов, ожидая, пока большие латунные разъемы нагреются настолько, чтобы надежно перетекать, особенно центральный штифт, который скрыт внутри всей этой латуни и PCB. Рассмотрим пайку на горячей пластине только для небольшого SMT, а затем припаяем что-нибудь большое. Тепловые рельефы на ваших площадках - это всегда хорошая идея для равномерного и надежного потока припоя. Я использую их на радиочастотных разъемах для плат 902–928 МГц без вредных воздействий; их присутствие не поддается измерению. Тонкий зазор должен быть только тем минимумом, который требуется вашему поставщику печатных плат, и вы можете использовать несколько тепловых ножек. Наличие в контактных площадках заземления разъемов значительно затруднит пайку разъемов.
3. Ваша оценка сопротивления 1% очень оптимистична. С FR4 возможно 5%, если вы можете потратить несколько пересмотров платы, настраивая ширину трасс, материалы и процесс изготовления, пока не получите правильный рецепт. В противном случае 10% является стандартом де-факто для изготовления печатной платы стандартным процессом вендора. Имейте в виду: То, что давление прессования, используемое для ламинирования плиты, может оказать существенное влияние на толщину готового слоя, особенно, если слой выполнен из предварительной заготовки. Попробуйте использовать материал сердечника для слоев с контролируемым сопротивлением, потому что на него не так сильно влияет изменение давления. б. Расположение вашей печатной платы на большой производственной панели (в центре и на краю панели) изменит давление ламинирования, равно как и ее положение в штабелировании различных печатных плат, ламинируемых одновременно. Работая с поставщиком печатных плат, мы запустили RF-тестовые купоны в центре и на углах и обнаружили значительные различия. с. Допуск ширины трассы определяется вашим поставщиком печатных плат на основании опыта, полученного в процессе травления и нанесения покрытия. Рассчитайте влияние минимальной / максимальной ширины трассы на ваш характерный импеданс. Более широкие следы имеют меньшую чувствительность к фиксированной дисперсии ширины следа. д. Диэлектрическая проницаемость FR-4 от одного производителя может значительно варьироваться от партии к партии и в зависимости от соотношения стекло / смола препрега или сердечника, используемого в каждом слое. Более широкие следы имеют меньшую чувствительность к фиксированной дисперсии ширины следа. д. Диэлектрическая проницаемость FR-4 от одного производителя может значительно варьироваться от партии к партии и в зависимости от соотношения стекло / смола препрега или сердечника, используемого в каждом слое. Более широкие следы имеют меньшую чувствительность к фиксированной дисперсии ширины следа. д. Диэлектрическая проницаемость FR-4 от одного производителя может значительно варьироваться от партии к партии и в зависимости от соотношения стекло / смола препрега или сердечника, используемого в каждом слое.
4. Трассировка характеристик точна только на вертикальных сегментах, но ваши фактические трассы трассы в основном горизонтальные. Деформация / утка FR4 может вызывать измеримые различия в импедансе в зависимости от направления трассы, хотя и меньше, так как частота уменьшается. Вы не говорите, используете ли вы TDR или VNA для измерения импеданса, но любой из них должен быть в порядке с простой трассировкой прямо через доску. Если вы хотите более длинный след, змеиные прямые части в горизонтальном направлении вместо вертикального. Попробуйте переместить T2-A вверх и T2-B вниз, чтобы улучшить эту работу, если это необходимо.
5. Наблюдайте за связью между параллельными следами RF. Я не знаю, всегда ли включены разные источники. Когда источник не выбран, он отражается от переключателя SP6T RF, что приводит к появлению стоячих волн и, возможно, к неожиданным результатам.
6. Обеспечьте металлический экран для замыкания цепи.

У предыдущего работодателя считалось, что хорошей практикой является использование 2 или 3 ступеней RC-фильтрации в линиях управления любого коммутатора, чтобы предотвратить любую шумовую связь с выходным сигналом через линии управления коммутатором. Угловая частота 700 Гц.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

С схематической точки зрения вы немного осветите обходные конденсаторы и фильтрацию. Насколько чисты шины питания 3.3 В?

С точки зрения компоновки это выглядит довольно хорошо. Имейте в виду, что линии передачи не очень эффективны для коротких пробегов по сравнению с длиной волны, поэтому вы, вероятно, в порядке.

Возможно, вы захотите добавить тепловой разъем к разъемам.