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Mar 10, 2023

Diseño de huella de conector SMA para proyectos de RF de código abierto

Cuando comienza por primera vez en el juego de diseño de PCB y sabe lo suficiente para ser

Cuando comienza por primera vez en el juego de diseño de PCB y sabe lo suficiente como para ser peligroso, simplemente coloca un conector, ejecuta un rastro o dos y lo llama un truco. A medida que aprende más sobre los puntos más finos de los electrones molestos, sumergiendo los dedos de los pies en las aguas de mayor rendimiento, los pequeños detalles como el tamaño de vía, el conteo, los recortes del plano de tierra y todo ese jazz comienzan a importar, y es muy fácil meterse en bastante un pepinillo tratando de decidir qué se necesita para simplemente exceder las especificaciones (o peor aún, cómo hacer que sea 'lo mejor'). Las terminaciones de los conectores son una de esas cosas que se pasan por alto hasta que los MHz se convierten en GHz. Afortunadamente para nosotros, [Rob Ruark] está disponible para ayudarnos a obtener un rendimiento decente de las conexiones SMA de lanzamiento de borde para aplicaciones de RF. Estos principios también deberían ser válidos para las conexiones digitales de alta velocidad, por lo que no es solo un juego analógico.

Todo lo que les suceda a esos desafortunados electrones a lo largo de su viaje afectará el rendimiento de una manera sutil, pero cuanto más altos sean los componentes de frecuencia de una señal, peor será. Un conector de borde SMA puede estar diseñado para presentar una impedancia característica de 50 Ω típicamente, pero eso es hasta el final de las clavijas de conexión. Una vez que se suelda, hay una discontinuidad a menos que se tomen precauciones. Incluso la transición del pad al seguimiento de la señal puede hacer que un sistema se salga de las especificaciones, pero ¿qué pasa con la acumulación? ¿Qué pasa con el plano de tierra debajo de la plataforma?

La primera parte del trabajo es bloquear su proceso de PCB, a través de una acumulación específica. Cada casa y línea de PCB dentro de ella es diferente de la siguiente, por lo que es fundamental conocer la disposición de las capas, los espesores de lámina y dieléctricos, las constantes dieléctricas y las cifras de tangente de pérdida. [Rob] tomó una ruta típica, haciendo un primer intento con un diseño de huella respaldado por muchas calculadoras en línea (como estas de Chemandy Electronics) y material de referencia. La estructura básica es la guía de ondas coplanar habitual, en la que el campo electrónico está limitado por el plano de tierra inferior y se filtra por la parte superior de la traza. Esto dio como resultado un conjunto de cupones de prueba (PCB de prueba pequeños) para dos procesos de fabricación en paralelo, OSHPark y JLCPCB.

Los PCB devueltos se caracterizaron utilizando un NanoVNA V2 Plus, para obtener la curva S11 (pérdida de retorno) hasta aproximadamente 4,5 GHz, lo que confirmó que a aproximadamente -26 dB ya estaban en una buena posición para la optimización. [Rob] también entra en algunos detalles sobre cómo alinear una simulación QUCS de un modelo de línea de transmisión concentrado con el rendimiento del cupón de prueba medido, que vale la pena profundizar.

El diseño de PCB tiene que ver con la funcionalidad, pero también con la estética y otros factores que surgen de eso. También en el tema de las líneas de transmisión, hay otros tipos de líneas de transmisión para leer.