Микрополоска через пассивные компоненты

Я немного запутался с реализацией микрополосковой линии для разъема u.FL. Чтобы поддерживать линию 50 Ом, ширина трассы должна быть ~ 0,1 дюйма в ширину, у меня есть сеть с пи-соответствием для «на всякий случай», реализованная в соответствии с разъемом u.FL. Где я запутался, как бы вы сделали микрополоску с чем-то вроде резистора 0402? Это где копланарные волноводы работают лучше, потому что они лучше соответствуют пакетам компонентов? Я должен был бы изобразить много отражений, происходящих, ударяя компонент, намного меньший, чем ширина следа?

Кроме того, я задавался этим вопросом в течение длительного времени, и никогда не находил хорошего ответа. Требуется ли контроль импеданса трассы для очень короткого периода с точки зрения длины волны, такой как 1% длины волны? Моим доказательством этого является следующее:

Z_{i n} (ℓ) = Z_{0} \frac{Z_{L} + j Z_{0} \tan (β ℓ)}{Z_{0} + j Z_{L} \tan (β ℓ)}

$Z_\mathrm{in} (\ell)=Z_0 \frac{Z_L + jZ_0\tan(\beta \ell)}{Z_0 + jZ_L\tan(\beta \ell)}$

Для короткой длины волны, скажем 1/100 , уравнение становится следующим: $\lambda$

Z_{i n} (ℓ) = Z_{0} \frac{Z_{L}}{Z_{0}}

$Z_\mathrm{in} (\ell)=Z_0 \frac{Z_L}{Z_0}$

Моя антенна, которую нужно подключить к разъему, составляет 50 Ом, поэтому я считаю, что это будет нагрузка? или будет импедансом трассировки? $Z_l$

Причина, по которой я спрашиваю, заключается в том, что я в основном бегу от GSM-модема к разъему u.FL, и было бы очень легко выполнить трассировку с импедансом ~ 100 Ом (используя копланарный волновод) вместо огромной ширины 0,1 в след для микрополоски.

Обновление: так как его спросили, мои интересующие частоты - L1 GPS (1,575 ГГц) и GSM спектр (800-2100 МГц).

rf microstrip Безумный Шляпник
источник

1. Используйте более тонкую доску или многослойную доску, чтобы получить более узкую микрополоску. 2. Используйте более крупные компоненты, такие как 0805 или 2012.

Фотон

Какую частоту вы используете?

Энди ака

Вы можете использовать два компонента параллельно, если вы беспокоитесь о паразитах пакета более крупного компонента. Но я бы уменьшил высоту диэлектрика, как рекомендует @ThePhoton. След 100 мил кажется, что вы используете доску 62 мил? Доска 15 мил (или промежуток 15 мил между слоями 1 и 2, который будет вашей базовой плоскостью) позволяет вам использовать что-то более похожее на трассу 20 мил.

scld

Я смотрел на использование 63-миллиметровой платы, но думаю, что мне действительно стоит перейти на гораздо меньшую толщину платы ... И более крупные компоненты должны быть в порядке, если не цель их существования - согласовать импедансы. .. Так что я могу настроить их.

MadHatter

Это правда, что для очень коротких (по отношению к длине волны) пробегов импеданс не имеет большого значения, но я все равно попытался бы как-то соответствовать ему. Я согласен с тем, что ширина трассы в 100 мил довольно смешная. Также, что касается размера компонента / ширины трассы, было бы лучше избегать больших различий в размерах, но когда область сужения намного короче длины волны, это вызовет минимальное отражение. Существует связь между разрешающей способностью отраженных электромагнитных волн и длиной волны. Объекты, значительно меньшие длины волны, не вызывают сильного отражения.

15:27

Как правило, ваши предположения верны. При подключении микрополоски к компоненту наибольшую роль играет то, насколько точно вы можете соответствовать физическому размеру и форме этой микрополоски. Размер пакета, стиль завершения и метод подстройки для последовательного резистора - вот что имеет значение.

Ваше другое предположение, что вы можете в значительной степени игнорировать эффекты линии передачи для коротких пробегов, также верно. Часто вы увидите, что 1/4 длины волны используется как линия между «короткой» линией передачи (слишком короткой, чтобы иметь значение) или «длинной» (имеет значение) в отношении сигнала, распространяющегося через нее, но я бы не советовал это как правило. 1/10 длины волны и ниже - это когда фазовая задержка становится несущественной, и вы можете вздохнуть с облегчением - вы можете просто полностью игнорировать теорию линии передачи, и вы, вероятно, не станете инженером ада или иначе не станете плохим инженером для этого.

Проще думать об этом с помощью света. @mkeith получает признание за его комментарий, в котором он упоминает «решающие» вещи. Возьмите урок из оптических микроскопов: они могут разрешать мелкие детали, если вы используете фиолетовый свет, но есть только предел, когда все слишком мало для разрешения, и это потому, что он слишком мал по отношению к длине волны, чтобы взаимодействовать с волной в осмысленно. Это относится к разрывам по большей части - если она намного меньше, чем волна, то волна не будет заботиться.

Примечание: ниже я собираюсь дать более общие советы по микрополосковой обработке, но она будет применяться более или менее в зависимости от имеющейся длины волны.

Теперь, возвращаясь к первой части, моя рекомендация о том, как подключить характеристическую микрополоску 50 Ом к 0402, просто не подходит. Есть две вещи, о которых вы должны подумать всякий раз, когда вы должны вызвать разрыв, рефлексию и паразитирование.

Отражение легко - сохраняйте мгновенный (характеристический) импеданс линии передачи как можно более близким к тому же для каждого шага, который должна предпринять волна, распространяющаяся вниз, и убедитесь, что на другом конце имеется согласованное сопротивление нагрузки, и все в порядке , И в тот момент, когда вы должны поставить любой компонент в серии, эта счастливая мечта облажается. При подключении и компоновке этого материала лучше всего рассматривать его с точки зрения контроля повреждений.

Если ваша микрополоска сужается, это может привести к потенциально большому разрыву импеданса. Если ваша микрополоса имеет ширину 0,1 ", вы никогда не захотите делать что-либо, что приведет к ее сужению или расширению, за исключением случаев, когда вы, конечно, уменьшаете угол. Это означает, что вы действительно должны использовать пакет SMD, терминалы которого имеют такую же ширину как ваша микрополоса (или комбинировать параллельные пакеты для имитации этого), и ту, которая имеет высокое соотношение сторон в направлении полосы. И также настолько тонкая, насколько это возможно. В принципе, вы хотите, чтобы эта вещь выглядела, как будто это просто другая длина медной микрополоски, как вы можете управлять. Очевидно, что размер 1210 идеально подходит для микрополоски шириной 0,1 ". Это та же ширина, и ее пропорции - то, что вы тоже хотите.

В любом случае, цель всегда состоит в том, чтобы свести к минимуму все возможные способы введения какого-либо разрыва в характеристическое сопротивление. Вы наносите урон, но старайтесь делать как можно меньше. Ремонтно-восстановительные работы.

Теперь второй вопрос - паразиты. Пассив обычно состоит из двух терминалов и колодок для них. Если это пассивная серия, вам придется создать зазор в микрополоске, где пассив расположен поперек. Это означает, что мы только что создали небольшой последовательный конденсатор! Booooo! Если вы используете пассив шире, чем полоса, вы создадите более крупные «пластины», а также паразитирующие между более широкими площадками и плоскостью заземления относительно микрополоски. Таким образом, один последовательный паразитный конденсатор с зазором и двумя концами микрополоски и один для заземления на любой площадке также. Если контактные площадки не шире, то вам в основном нужно беспокоиться о паразитной емкости этой серии. Если компонент имеет более длинное соотношение сторон, это делает зазор больше, и чем больше зазор, тем ниже емкость.

И последнее, что часто упускается из виду (не говоря уже о том, что вы делаете это, но кто-то предоставил здесь полезное руководство Google и прочел это): при использовании этого правила 1/10 длины волны это 1/10 длины волны в линия передачи средняя, а не вакуум. Немного сложно понять, что это такое, так как микрополоска распространяет волну частично через материал FR4 и частично через воздух (и паяльную маску и кошачью перхоть или что-то еще, что находится на ней), но обычно она находится в пределах нескольких% от

V_{p} = \frac{c}{\sqrt{ε_{r e}}}

$V_{p}=\frac{c}{\sqrt{\varepsilon _{re}}}$

Vp, конечно, является фазовой скоростью, c является скоростью света, а ε_re является относительным диэлектрическим коэффициентом, который обычно составляет около 4,2 для FR4. Теоретически. Вероятно. Может быть? В случае микрополоски диэлектрический коэффициент должен быть скорректирован, так как только часть волны проходит через FR4. Есть несколько различных способов сделать это, используя ширину микрополоски, чтобы помочь определить «эффективный» диэлектрический коэффициент. Но на самом деле, для того, чтобы выяснить, нужно ли вам беспокоиться о чем-то из этого или нет, это нормально, если вы паркуете мяч.

О, я почти забыл об антенне! Нет, линия никогда не является импедансом нагрузки. Импеданс нагрузки - это фактическая нагрузка - характеристический импеданс линии передачи - это мгновенный импеданс (волна «видит» 50 Ом, препятствуя ее распространению в любой заданной точке линии. Это не означает, что между одним импедансом должно быть 50 Ом). конец и другой конец, но независимо от того, насколько далеко или близко от нагрузки находится волновой фронт, всегда кажется, что это одно и то же мгновенное полное сопротивление 50 Ом). Разъем 50 Ом просто поддерживает эту характеристику, но в любом случае он не является нагрузкой. Антенна - это нагрузка, и она будет иметь значительный реактивный импеданс (по крайней мере, если антенна полезна на вашей частоте). В любом случае, если антенна 50 Ом, все будет в порядке. Если это не .... ты Вам нужно будет соответствовать импеданс, и это выходит за рамки этого ответа. И да, это означает, что, если к разъему антенны ничего не подключено, у вас есть неопределенная линия, которая отражает дерьмо и разбрызгивает дерьмо на конце, поэтому есть концевые заглушки 50Ω.что слишком часто люди не используют, но они должны! EMC и все такое.

metacollin
источник

Микрополоска через пассивные компоненты

Ответы: