Microstrip attraverso componenti passivi


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Sono un po 'confuso con l'implementazione di una linea microstrip su un connettore u.FL. Per mantenere una linea da 50 Ohm, la larghezza della traccia dovrebbe essere larga ~ 0,1 pollici, ho una rete di corrispondenza pi per 'just in case' implementata in linea con il connettore u.FL. Dove mi confondo è come faresti microstrip a qualcosa come un resistore a pacchetto 0402? È qui che le guide d'onda complanare funzionano meglio perché si adattano meglio ai pacchetti di componenti? Dovrei immaginare che si verificherebbe molto riflesso colpendo un componente molto più piccolo della larghezza della traccia?

Inoltre mi sono chiesto questo per molto tempo e non ho mai trovato una buona risposta. Per un periodo molto breve in termini di lunghezza d'onda, come l'1% della lunghezza d'onda, è necessario il controllo dell'impedenza di traccia? La mia prova per questo è la seguente:

Zin()=Z0ZL+jZ0tan(β)Z0+jZLtan(β)

Per una lunghezza d'onda corta dire 1/100 , l'equazione diventa per quanto segue: Z i n ( ) = Z 0 Z Lλ

Zin()=Z0ZLZ0

La mia antenna da collegare al connettore è 50 Ohm, quindi credo che sarebbe il carico? o possa realtà essere l'impedenza traccia?Zl

Il motivo per cui lo chiedo è che sto praticamente correndo da un modem GSM a un connettore u.FL, e sarebbe molto facile eseguire una traccia con impedenza di ~ 100ohm (usando la guida d'onda complanare) invece di un enorme ampio 0,1 in traccia per micro-strip.

aggiornamento: da quando mi è stato chiesto, le mie frequenze di interesse sono L1 GPS (1.575 GHz) e spettro GSM (800-2100 MHz).


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1. Utilizzare una scheda più sottile o una scheda multistrato per ottenere una microstriscia più stretta. 2. Usa componenti più grandi come 0805 o 2012.
The Photon,

Che frequenza stai usando?
Andy alias il

Puoi usare due componenti in parallelo se sei preoccupato per i pacchetti parassiti di un componente più grande. Ma renderei l'altezza dielettrica più piccola, come raccomanda @ThePhoton. Una traccia da 100 mil sembra che tu stia usando una scheda da 62 mil? Una scheda da 15 mil (o un gap di 15 mil tra il layer 1 e 2, che sarebbe il tuo piano di riferimento) ti consente di usare qualcosa di più simile a una traccia da 20 mil.
scld

Stavo cercando di usare una scheda da 63mil, ma sto pensando che forse dovrei davvero passare a uno spessore della scheda molto più piccolo ... E i componenti più grandi dovrebbero essere ancora OK, se non lo scopo di essere lì è quello di abbinare le impedenze. .. Quindi posso modificarli.
MadHatter,

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È vero che per corse molto brevi (relative alla lunghezza d'onda), l'impedenza non ha molta importanza, ma proverei comunque ad abbinarla in qualche modo. Concordo sul fatto che una larghezza di traccia di 100 mil è ridicola. Inoltre, per quanto riguarda il problema della dimensione del componente / larghezza della traccia, sarebbe meglio evitare grandi differenze di dimensioni, ma quando l'area del collo è molto più corta di una lunghezza d'onda, causerebbe una riflessione minima. Esiste una relazione tra il potere risolutivo delle onde EM riflesse e la lunghezza d'onda. Gli oggetti molto più piccoli di una lunghezza d'onda non provocano un forte riflesso.
mkeith,

Risposte:


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In generale, i tuoi presupposti sono corretti. Quando si collega una microstriscia a un componente, il ruolo più importante nella misura in cui si è in grado di abbinare la dimensione e la forma fisica di quella microtrip. Le dimensioni del pacchetto, lo stile di terminazione e il metodo di trim per un resistore in serie sono importanti.

Anche l'altra ipotesi che si può praticamente ignorare gli effetti della linea di trasmissione per brevi tiri è corretta. Spesso vedrai 1/4 di una lunghezza d'onda utilizzata come linea tra una linea di trasmissione "corta" (troppo corta per la materia) o "lunga" (importante) per quanto riguarda il segnale che si propaga attraverso di essa, ma non suggerirei questo come una regola empirica. 1/10 della lunghezza d'onda e sotto è dove anche il ritardo di fase diventa irrilevante e puoi sospirare di sollievo: puoi semplicemente ignorare completamente la teoria della linea di trasmissione e probabilmente non andrai a ingegnere l'inferno o altrimenti non sarai un cattivo ingegnere per farlo.

Un modo più semplice di pensarci è con la luce. @mkeith ottiene credito per il suo commento in cui menziona cose "risolutive". Prendi una lezione dai microscopi ottici: possono risolvere dettagli più piccoli se usi la luce viola, ma c'è solo un limite in cui tutto è troppo piccolo per essere risolto, ed è perché è troppo piccolo rispetto alla lunghezza d'onda per interagire con l'onda in un modo significativo. Questo vale per le discontinuità per la maggior parte - se è molto più piccola dell'onda, allora all'onda non importa.

Nota: di seguito, fornirò suggerimenti più generali sul microstripping, ma si applicherà più o meno a seconda della lunghezza d'onda a portata di mano.

Ora, tornando alla prima parte, la mia raccomandazione su come collegare una microstriscia caratteristica 50Ω a uno 0402 non è semplicemente. Ci sono due cose a cui devi pensare ogni volta che devi causare discontinuità, riflessione e parassiti.

La riflessione è facile: mantieni l'impedenza istantanea (caratteristica) di una linea di trasmissione il più vicino possibile alla stessa per ogni passo che un'onda che si propaga verso il basso deve compiere e assicurati che l'altra estremità sia terminata con un'impedenza di carico corrispondente e tutto va bene . E nel momento in cui devi mettere qualsiasi componente in serie, quel sogno felice è fregato. Durante il collegamento e il layout di questo materiale, è meglio visualizzarlo in termini di controllo dei danni.

Se la microstriscia si restringe, ciò causerà una discontinuità di impedenza potenzialmente grande. Se la tua microstriscia è larga 0,1 ", non vorrai mai fare nulla che possa restringere o allargare, tranne quando stai mitigando un angolo ovviamente. Ciò significa che dovresti davvero usare un pacchetto SMD i cui terminali hanno la stessa larghezza come microstrip (o combinare pacchetti paralleli per simulare questo) e uno che ha un alto rapporto di aspetto nella direzione della striscia. E anche il più sottile possibile. Fondamentalmente, vuoi che questa cosa sembri come se fosse solo un'altra lunghezza di microstriscia di rame che puoi gestire. Ovviamente, un pacchetto di dimensioni 1210 sarebbe perfetto per una microstriscia larga 0,1 ". Ha la stessa larghezza e anche le proporzioni sono ciò che desideri.

Comunque, l'obiettivo è sempre di minimizzare tutti i modi in cui si potrebbe introdurre qualsiasi tipo di discontinuità nell'impedenza caratteristica. Stai causando danni, ma cerca di fare il meno possibile. Controllo dei danni.

Ora, il secondo problema sono i parassiti. Un passivo generalmente consiste di due terminali e dei pad per essi. Se si tratta di una serie passiva, dovrai creare uno spazio nella microstriscia in cui è posizionata la passiva. Ciò significa che abbiamo appena creato anche un piccolo condensatore in serie! Booooo! Se usi una passiva più larga della striscia, creerai "piastre" più grandi e anche parassiti tra i cuscinetti più larghi e il piano di massa, rispetto alla microstriscia. Quindi un condensatore parassita in serie con il gap e le due estremità della microstriscia e anche quelle a terra su entrambi i pad. Se i pad non sono più larghi, allora devi solo preoccuparti della capacità parassita di quella serie. Se il componente ha proporzioni più lunghe, ciò aumenta lo spazio e maggiore è lo spazio, minore è la capacità.

Un'ultima cosa spesso trascurata (per non dire che stai facendo questo, ma qualcuno consegnato qui dalla guida utile di google e leggendo questo potrebbe): Quando usi quella 1/10 della regola empirica della lunghezza d'onda, è 1/10 della lunghezza d'onda nella mezzo di linea di trasmissione, non un vuoto. È un po 'complesso capire esattamente di cosa si tratta poiché una microstriscia propaga l'onda in parte attraverso il materiale FR4 e in parte attraverso l'aria (e soldermask e peli di gatto o qualunque cosa sia seduta sopra di esso), ma di solito è entro un po' del

Vp=cεre

Vp ovviamente è la velocità di fase, c è la velocità della luce e ε_re è il coefficiente dielettrico relativo, che di solito è circa 4,2 per FR4. Teoricamente. Probabilmente. Può essere? Nel caso di una microstriscia, il coefficiente dielettrico deve essere corretto poiché solo una parte dell'onda attraversa l'FR4. Esistono diversi modi per farlo utilizzando la larghezza della microstriscia per aiutare a determinare il coefficiente dielettrico "efficace". Ma davvero, per gli usi di capire se hai anche bisogno di preoccuparti di qualcosa di questo o no, va bene parcheggiarlo di solito.

Oh, mi ero quasi dimenticato dell'antenna! No, la linea non è mai l'impedenza di carico. L'impedenza di carico è un carico effettivo: l'impedenza caratteristica di una linea di trasmissione è l'impedenza istantanea (l'onda "vede" 50 ohm che ne impedisce la propagazione in un dato punto lungo la linea. Non significa che ci sia 50 ohm di impedenza tra una fine e l'altra estremità, ma indipendentemente da quanto sia distante o vicino al carico il fronte d'onda, sembra sempre la stessa impedenza istantanea di 50 ohm). Il connettore da 50 ohm mantiene semplicemente questa caratteristica, ma non è comunque un carico. L'antenna è il carico e avrà un'impedenza reattiva significativa (almeno, supponendo che l'antenna sia utile alla tua frequenza). Comunque, fintanto che l'antenna è 50 Ω, starai bene. Se non è .... tu ' Dovrò abbinare l'impedenza, e questo va oltre lo scopo di questa risposta. E sì, ciò significa che se non è collegato nulla al jack dell'antenna, si ha una linea non terminata che riflette la schifezza e che spruzza la schifezza alla fine, motivo per cui ci sono tappi di terminazione da 50Ωche troppo spesso le persone non usano ma dovrebbero! EMC e tutto il resto.


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Ridurre la larghezza della linea a 100 mediante lo smusso negli ultimi 1/8 w / le utilizzare un nastro di rame per tagliare la reattanza. far scorrere un po 'di nastro di rame di varie dimensioni per ottenere il miglior trasferimento di potenza o il più basso coefficiente di riflessione.

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