[Student_Component 0]

Всем привет. Начал понемногу разбираться в СВЧ технике, дело дошло до трассировки ПП и наткнулся на некоторые особенности которые неуказанны в литературе, со временем их накопилось на целый список, поэтому и решил создать тему тут для того чтобы во всем разобраться.

 

1. Есть, допустим, микросхема усилителя у которой СВЧ пад окруженный GND падами. Бывает что ширина СВЧ пада меньше чем расчетная ширина копланарного полоска или наоборот вопросы: Как сделать переход от полоска в пад? и Влияет ли расстояние между GND и СВЧ падом на импеданс?

 

2. Какая может быть максимальная длина копланарного полоска в принципе? Где-то читал что 1/4 длины волны, это так? Что будет если превысить максимальную длину( если она есть)?

 

3. Бывает, что в полосок нужно вставить DC Block кондер, пады которого шире и выступают за полосок даже если (0402) и в земляном полигоне в этом месте появляются неоднородности. Как быть в этом случае? Оказывает ли это влияние на импеданс?

 

4. Если требуется разделить сигнал на две антенны разумно ли использовать делитель Вилкинсона на одной микросхеме?

http://electronix.ru/redirect.php?https://...aSheet_RevB.pdf

 

Там на 4 странице даташита указана схема трассировки. Не совсем понимаю как идут выходные линии передачи и можно ли их так разводить?

 

5. На что влияют и в чем проводить симуляцию S параметров. Подскажите пожалуйста литературу по этому вопросу, буду очень благодарен.

 

6. Как лучше проводить поворот полоска? Во всей литературы которую я читал указано, что главное чтобы радиус изгиба был R>3W, ширина проводника и в целом, чем больше радиус тем лучше. Также видел повороты на 90 градусов при помощи "среза" внешнего угла згиба, но я видел такое только в микрополосковых линиях передачи, в копланарной я такого не встречал. Вопросы: Можно ли делать поворот на 90 при помощи "среза" внешнего угла, и если можно то в чем лучше проводить расчет такого поворота? И имеет ли место быть то, как я развел?

Также бывает нужно завести микросхему "саму на себя" возможно

7. На плате присутствуют усилитель мощности (1Вт) на передачу и МШУ на прием. Устройство работает в полудуплексном режиме и усилитель на передачу включается только во время передачи. Вопрос: нужно ли делать дополнительный шилд (экран) вокруг передающей части или достаточно разнести их на расстояние?

 

8. Можно ли использовать FR-4 для диапазона 2.4 ГГц? Или обязательно использовать "роджерсы" и прочие ламинаты?

 

9. Какой формы желательно использовать пады? И на что влияет их форма?

 

П.С. Тему создаю тут, так как это не совсем вопросы по трассировке. Знаю что в примерах картинок земляной полигон без виасов, я знаю что они должны там быть. Я сделал "пустой" (бессмысленный) проект в котором постарался сделать так чтобы встречались все мои вопросы. Знаю что вопросы тут по большей степени глупые, но найти ответы на них самостоятельно я не смог, поэтому прошу помощи тут. Буду рад если кто-то "тыкнет" в уже похожую тему или подходящую литературу для новичков. Заранее всем спасибо, кто откликнется.

Изменено 5 марта, 2017 пользователем Student_Component

[VCO 0]

Земляные виасы неправильные, не СВЧовые. Об остальном потом...

[Aner 1]

Да в СВЧ виасы с термобарьерами это редкость и особенность, в отличие от более низких частот. По этому лучше сразу забыть про термобарьеры для СВЧ. Да и стрип линии у вас никак не 50 Ом к паре 50 Омных SMA. Разводка во многом по другому делается. И укажите какие частоты у вас. Еще разводку нужно проверять в MWO, там много чего почерпнуть для ВЧ, СВЧ трассировки.

 

Длина копланарного полоска согласованного может иметь большую длину, только потери нужно учесть и влияние окружения. 1/4 длины волны, это сдвиг фазы сигнала на 90гр если не учитывать епсилон материала, Также часто используют 1/2 длины волны, например чтобы при высоком ксв иметь наименьшие потрери сигнала. С радиусами изгибв лучше, так как обеспечивают меньше потерь при отражении.

 

FR-4 для диапазона 2.4 ГГц использовать можно, но понимая и желательно на коротких участках. На тестовых платах, в серийных изделиях специально подбирают ламинаты FR-4 так как их оч много разных. Основная причина их проблемы что они работают с постоянным эпсилон ~ до 1 ГГц или меньше. А далее если епсилон для кажной платы в разных местах различен то не получить стабильных параметров даже в малых сериях. Можно конечно идти на компромис и мириться с потерями, нестабильностью часто китайцы так и делают в погоне за низкой ценой. Тут нужно понимать что преследуется.

 

Так тема оч ёмкая, желателен курс по линейным/нелинейным цепям, электродинамики, свч устойств и др. подобным предметам. Галопом на форуме нужных компетенций набрать проблемно. Знаю многих таких кто разводит СВЧ платы без должного образования. Это печально наблюдать то одни проблемы то другие.

[Student_Component 0]

Про термобарьеры я знаю, это из-за того что это просто тестовый проект, и я не успел задать правила в альтиуме. Понимаю что только на форумах не стать гуру СВЧ, но начинать с чего-то нужно. По поводу не 50 омной линии к сма, больше скажу тут все линии не считанные, как я и говорил выше это пример.

А вот по поводу "разводка во многом по другому делается" можно по подробнее?

[Sokrat 4]

Читайте для начала литературу по СВЧ, которая есть на сервере форума или просто "загуглите". На разъяснение "азов" нужно немалое время, которого у большинства участников форума просто нет.

1) Линии передачи (рассчитанные) могут быть любой длины (нужно учитывать потери). А линии передачи определённой длины и размеров имеют определённые свойства (какие есть в литературе), чем и пользуются при создании схем.

2) "Правильные" повороты на 90 град. рассчитываются (а проще моделируются в MWO) определённым образом, "гуглите"

3) Нельзя СВЧ сигнал с микросхем выводить с устройства через НЧ разъём (как у Вас на предпоследнепй картинке). Для этого существуют ВЧ разъёмы, их и надо использовать.

4) Про термобарьеры уже сказанно.

 

5) По поводу делителей. На ВЧ нужно использовать развязанные делители - это верно (например указанные Вами Вилксоны). Но делителей существует много видов и исполнений. В интегральном, микрополосковом и т.п. "Гуглите"

[VCO 0]

А вот по поводу "разводка во многом по другому делается" можно по подробнее?

Смотрите тему с "мишками". Анализируйте трассировку и делайте выводы.

 

Совет №1: пады компонентов, мЕньщие по ширине, чем копланар, надо утапливать полностью в копланаоной линии, не оставляя выступов пада, но не нарушая требования даташита.

[Hale 1]

разрешите немножко потеоретизировать в силу начитанности. Может профессионалы и мои представления поправят.

Бывает что ширина СВЧ пада меньше чем расчетная ширина копланарного полоска или наоборот вопросы: Как сделать переход от полоска в пад?

никак. паять как в примерах производителя. согласовывать с полупроводниковыми компонентами около пада бесполезно. если микросхема уже 50-ом согласованная с выводами под копланар, то маленький скачок на еще меньшей дистанции до 50ГГц ни к чему существенному не приведет просто по правилу трансформации сопротивлений. Если полосок механически не помещается под пад... ну на вашей картинке вполне приличный пример. надо избегать углов, делая экспоненциальные прееходы, ну как минимум закругления. К сожалению сейчас не смог найти технологических рекоммендаций на пропорции радиусов закруглений...если дом ана н компе найду, прикреплю.

 

и Влияет ли расстояние между GND и СВЧ падом на импеданс?

логика подсказывает, что всецело зависит от микросхемы. если только вы не заводите землю под брюхо с 5-микронным зазором до полоска... но вы же так делать не будете?

 

Какая может быть максимальная длина копланарного полоска в принципе? Где-то читал что 1/4 длины волны, это так? Что будет если превысить максимальную длину( если она есть)?

любая. но делая полоски между несогласованными каскадами меньше четвертьволны вы убережете себя от излучений в режиме "резонансной антенны". делая кратно четвертьволны сможете играть с фазой и соответственно отражением от несогласованного каскада в нужную вам сторону, собственно уже сказано.

 

Бывает, что в полосок нужно вставить DC Block кондер, пады которого шире и выступают за полосок даже если (0402) и в земляном полигоне в этом месте появляются неоднородности. Как быть в этом случае?

ммм... я бы взял симулятор и посмотрел правильно ли работает кондер. любые короткие разовые нарушения порядка волновода до 20 гиг, кроме разрывов, ни к чему плохому не приведут. напирмер interdigital кондеры многие считают вообще в приближении без боковых земель - только комбинация последовательной и двух шунтирующих емкостей на землю под подложкой.

Главное правило - что бы вы ни делали с копланаром - делайте это всегда симметрично с точностью до микрон. Иначе полезут паразитные моды, начнет плясать импеданс, линия начнет излучать.

 

Оказывает ли это влияние на импеданс?

незначительное. Видите ли - там отодвинута земля, чтобы поместился кондер. Но рпи этом уменьшается шунтирующая емкость. Поэтому импеданс возвращают на место, увеличивая пады в ширину. Но по большому счету, если там всего один кондер, то можно и без таких ухищрений. Страшные вещи начинаются, когда линия становится периодичной (пяток кондеров, выводов и прочих нарушений один за другим) и в линии появляются брегговские эффекты с искажением дисперсии и появлением диких скачков фазы.

 

Если требуется разделить сигнал на две антенны разумно ли использовать делитель Вилкинсона на одной микросхеме?

Whynot? И еще по ферритовому изолятору на каждую.

 

5. На что влияют и в чем проводить симуляцию S параметров. Подскажите пожалуйста литературу по этому вопросу, буду очень благодарен.

если полоски, в любом электромагнитном СВЧ софте.

 

6. Как лучше проводить поворот полоска? Во всей литературы которую я читал указано, что главное чтобы радиус изгиба был R>3W, ширина проводника и в целом, чем больше радиус тем лучше. Также видел повороты на 90 градусов при помощи "среза" внешнего угла згиба, но я видел такое только в микрополосковых линиях передачи, в копланарной я такого не встречал. Вопросы: Можно ли делать поворот на 90 при помощи "среза" внешнего угла, и если можно то в чем лучше проводить расчет такого поворота? И имеет ли место быть то, как я развел?

См. ответ выше про симметрию.

Да, поворот копланара на 90 градусов возможен. Но это чисто научное искусство. Надо компенсировать фазу в зазоре, а это не так то просто. Впрочем, на симуляторе можно разработать модели с синхронным поворотом фазы, подгоняя компенсирующий паразитную емкость.... Но крутой, да и вообще любой поворот - это всегда потери. даже плавно изогнутая линия всегда немножко излучает просто в теоретических выкладках, т.е. это закон.

 

7. На плате присутствуют усилитель мощности (1Вт) на передачу и МШУ на прием. Устройство работает в полудуплексном режиме и усилитель на передачу включается только во время передачи. Вопрос: нужно ли делать дополнительный шилд (экран) вокруг передающей части или достаточно разнести их на расстояние?

они же не работают одновременно? впрочем, экран никогда не повредит - откройте любой мобильник. а прототипы вообще часто собирают отдельными блоками, разделенными замкнутыми переборками.

 

 

8. Можно ли использовать FR-4 для диапазона 2.4 ГГц? Или обязательно использовать "роджерсы" и прочие ламинаты?

Строго говоря - нет, т.к. АФАИК параметры ФР-4 определены до 1ГГц. Нестрого говоря - получаете данные от поставщика, и если потери и прочие технологические нюансы вас устривают, то почему нет?

 

9. Какой формы желательно использовать пады? И на что влияет их форма?

формы ног, по возможности. на паразитные емкости.

 

Да и стрип линии у вас никак не 50 Ом к паре 50 Омных SMA.

а как вы это определили? мы же не знаем под какую подложку разведено.

Изменено 6 марта, 2017 пользователем Hale

[K0nstantin 4]

Всем привет. Начал понемногу...

Буду рад если кто-то "тыкнет" в уже похожую тему или подходящую литературу для новичков. Заранее всем спасибо, кто откликнется.

Вот здесь тоже есть немного советов:

https://www.microwaves101.com/encyclopedias...-rules-of-thumb

 

[Corner 0]

МПЛ в плате, над земляным полигоном, да еще залитая по краям, излучает крайне мало. В пассивном устройстве крути как хочешь.

Другое дело, если на плате усилитель. Тогда возможны наводки с любых, даже прямых МПЛ. Сразу надо обговорить, что усиление до 10 дБ от загиба полосков зависит мало. От 10 до 20 надо избегать сильных поворотов. От 20 до 30 дБ уже трясутся над каждым мм. Свыше 30 и до 60 дБ требуют введения поглотителей между каскадами, помимо очень правильной конфигурации МПЛ. Свыше 60 дБ моноблочный усилитель на СВЧ почти невозможен. Невозможно выполнить экранировку - самовозбуд гарантирован.

[Student_Component 0]

Еще встал вопрос, стоит ли открывать маску по длине полоса? на частотах до 3 гиг

[Aner 1]

Еще встал вопрос, стоит ли открывать маску по длине полоса? на частотах до 3 гиг

И да и нет. Все от требований зависит. Если требуется какая либо подстройка, то это удобно но тогда и часть земляного полигона открыть желательно, а так можно и закрыть маской, так как ее влияние мало на коротких расстояниях.

[VCO 0]

Еще встал вопрос, стоит ли открывать маску по длине полоса? на частотах до 3 гиг

Нет. Надо будет - вскроете вручную, но требуется редко. И вообще: до 3Гиг - не СВЧ.

 

Совет №2: Отказаться от классических принципов трассировки: изломы 45 И 90^o. TopoR рулит :rolleyes:

[hsoft 0]

Еще встал вопрос, стоит ли открывать маску по длине полоса? на частотах до 3 гиг

В свое время столкнулся с этим вопросом, там как вскроете начинается конкретный геморрой.

Открытую медь оставлять нельзя, окислится и попортит все параметры.

Покрывать слоем олова плохо, тоже сильно влияет на параметры

Покрывать слоем золота с никелем еще хуже, там начинается вообще веселуха.

Покрывать слоем серебра результаты лучше, но само серебро плохо смачивается

после нагрева печатной платы, и монтажа, и надо с платами обращаться довольно

аккуратно, не оставлять на свету, не оставлять на воздухе, не греть.

Лучше всего некое органическое покрытие согласно литературы, но его еще

надо раздобыть, не все заводы делают.

 

Так что пока все под маской радуйтесь жизни.

[Aner 1]

В свое время столкнулся с этим вопросом, там как вскроете начинается конкретный геморрой.

Открытую медь оставлять нельзя, окислится и попортит все параметры.

Покрывать слоем олова плохо, тоже сильно влияет на параметры

Покрывать слоем золота с никелем еще хуже, там начинается вообще веселуха.

Покрывать слоем серебра результаты лучше, но само серебро плохо смачивается

после нагрева печатной платы, и монтажа, и надо с платами обращаться довольно

аккуратно, не оставлять на свету, не оставлять на воздухе, не греть.

Лучше всего некое органическое покрытие согласно литературы, но его еще

надо раздобыть, не все заводы делают.

 

Так что пока все под маской радуйтесь жизни.

отстали лет на 15 если не более, иммерсионное серебро с органикой давно как используется. Поинтересуйтесь. Но тут до 3 Гиг, это не СВЧ.

[krux 8]

извиняюсь за оффтопик.

а не расскажите, как сочетаются покрытие органикой, outgassing, космос?

любопытно до чесотки в локтях.

 

 

а, и вот кстати!

Но тут до 3 Гиг, это не СВЧ.

на печатных платах до 0,1 Вт - да, я согласен - это ещё не СВЧ

но на мощностях выше 10 Вт и выше 1 гига - это однозначно СВЧ, хоть на печатных платах, хоть нет.

или у вас другое мнение?