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Mar 10, 2023

Conception d'empreinte de connecteur SMA pour les projets RF Open Source

Lorsque vous débutez dans le jeu de mise en page de PCB et que vous en savez juste assez pour être

Lorsque vous débutez dans le jeu de mise en page de PCB et que vous en savez juste assez pour être dangereux, vous déposez simplement un connecteur, exécutez une trace ou deux et appelez cela un hack. Au fur et à mesure que vous en apprenez davantage sur les subtilités des électrons gênants, plongez les orteils dans les eaux de performances plus élevées, de petits détails comme la taille, le nombre, les découpes du plan au sol et tout ce jazz commence à compter, et il est très facile de vous mettre dans le pétrin en essayant de décider ce qui est nécessaire pour simplement dépasser les spécifications (ou pire, comment en faire « le meilleur ».) Les terminaisons de connecteur sont l’une de ces choses qui sont négligées jusqu’à ce que le MHz devienne GHz. Heureusement pour nous, [Rob Ruark] est là pour nous donner une longueur d’avance sur la façon d’obtenir des performances décentes des connexions SMA à lancement de périphérie pour les applications RF. Ces principes devraient également tenir la route pour les connexions numériques à haut débit, de sorte que ce n’est pas seulement un jeu analogique.

Tout ce qui arrive à ces malheureux électrons le long de leurs voyages affectera les performances de manière subtile, mais plus les composantes de fréquence d’un signal sont élevées, plus il s’aggrave. Un connecteur de bord SMA peut être conçu pour présenter une impédance caractéristique de 50Ω typiquement, mais c’est à l’extrémité des broches de connexion. Une fois soudé, il y a une discontinuité à moins que des précautions ne soient prises. Même la transition du pad à la trace du signal peut pousser un système hors spécification, mais qu’en est-il de l’empilement? Qu’en est-il du plan de masse sous le pad?

La première partie du travail consiste à verrouiller votre processus PCB, via un empilement spécifique. Chaque maison de PCB et chaque ligne à l’intérieur est différente de la suivante, il est donc essentiel de mettre la main sur la disposition des couches, les épaisseurs de feuille et de diélectrique, les constantes diélectriques et les figures tangentes de perte. [Rob] a pris un itinéraire typique, faisant un premier essai sur une conception d’empreinte soutenue par de nombreuses calculatrices en ligne (comme celles-ci de Chemandy Electronics) et du matériel de référence. La structure de base est le guide d’ondes coplanaire habituel, où le champ e est contraint par le plan de masse en dessous et fuit au-dessus de la trace. Cela a abouti à un ensemble de coupons de test (petits PCB de test) pour deux processus de fabrication en parallèle, OSHPark et JLCPCB.

Les PCB retournés ont été caractérisés à l’aide d’un NanoVNA V2 Plus, pour obtenir la courbe S11 (perte de retour) jusqu’à environ 4,5 GHz, confirmant à environ -26 dB qu’ils étaient déjà en bonne position pour l’optimisation. [Rob] explique également en détail comment aligner une simulation QUCS d’un modèle de ligne de transmission groupée avec la performance du coupon d’essai mesurée, ce qui vaut la peine d’être creusé.

La conception de circuits imprimés est une question de fonctionnalité, mais aussi d’esthétique et d’autres facteurs qui en découlent. Toujours en ce qui concerne les lignes de transmission, il existe d’autres types de lignes de transmission à lire.