Design einer 50-Ohm-HF-Spur für 2,4 GHz… Doppelschicht-FR-4-Leiterplatte

Ich werde für mein neues Projekt einen 2,4-GHz-Transceiver verwenden. Das Leiterplattenmaterial ist FR-4 mit einer Dicke von 1,6 mm und der Anschluss ist ein SMA. Mein Zweifel betrifft die HF-Spur, die eine Impedanz von 50 Ohm haben sollte. Wenn ich mit AppCAD 4.0 die unten gezeigten Parameter eingebe, erhalte ich ein 50-Ohm-Ergebnis für Width = 45mils und Gap = 8 mils von der RF-Spur bis zur GND. Auch ich habe fast das gleiche Ergebnis auf dem Online-Rechner. Sieht diese Kombination (45/8 mils) für Sie richtig aus?

Was kann ich noch tun, um mein Layout zu verbessern? Grüße.

transparente Ansicht:

edit: das ist mein endgültiges layout ...

bearbeiten: neuere ...

Ihre Berechnungen überprüfen die angegebenen Werte, beachten Sie jedoch, dass die Dielektrizitätskonstante von FR-4 nicht streng kontrolliert wird und zwischen den Herstellern zwischen 4,35 und 4,7 variieren kann [1]. Da Ihre Trace-Länge sehr kurz ist, hat diese Variation keinen großen Effekt (Sie können die Werte im Taschenrechner ausprobieren). Für anspruchsvollere Anwendungen stehen spezielle Hochfrequenz-Leiterplattenmaterialien (z. B. Rogers RO4000 [2]) zur Verfügung, deren Herstellung jedoch wesentlich teurer ist.

Es kann vorteilhaft sein, die Thermik um die GND-Stiftlöcher des HF-Steckers zu deaktivieren. Durch eine feste Masseverbindung reduzieren Sie die parasitäre Induktivität im Rückstrompfad, wodurch Ihre Signalintegrität verbessert wird.

Wenn Sie einen koplanaren Wellenleiter verwenden, muss das Kupfer unter und an den Seiten des Leiters stark aufeinander bezogen sein. Dies bedeutet, dass Durchkontaktierungen angebracht werden, um die obere und die untere Ebene entlang beider Seiten des Leiters zusammenzunähen und ihn mit der Erdungsverbindung zu umgeben. Dies wird in [3] diskutiert.

Der empfohlene Stichabstand zwischen Durchkontaktierungen sollte höchstens λ / 4 betragen, wobei λ / 10 das Optimum ist. Für 2,4 GHz ergibt sich ein Durchgangsabstand von maximal 3,12 cm, wobei 1,25 cm empfohlen werden. Für längere Spurenlängen und höhere Frequenzen wird das Zusammenfügen wichtiger als in diesem Fall mit einer sehr kurzen Spurlänge.

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/FR-4 siehe: Permittivität der Dielektrizitätskonstante

[2] https://www.rogerscorp.com/documents/726/acs/RO4000-LaminatesData-sheet.pdf

[3] Wählen Sie die Größe der Durchkontaktierung zum Abschirmen und Nähen

Für diesen kurzen Abstand (unter 1/8 einer Wellenlänge) werden die Impedanzanforderungen viel lockerer. Unter dieser Voraussetzung ist es mehr als geeignet und stimmt mit meinem eigenen Taschenrechner überein.

Was das Layout angeht, kann ich es nicht besonders bemängeln. Sie halten eine gute Trennung zwischen ihm und anderen Signalen in der Nähe. Sie haben Durchkontaktierungen direkt neben der Signalmasse, sodass der Rückstrom in der Ebene auf der gegenüberliegenden Seite keinen großen Umweg hat , Sie haben Ihr Board mit Schrotflinten-Vias gut und wahrhaftig gesprengt.

Ich habe nur Probleme damit, zu erkennen, wo sich der Entkopplungskondensator befindet. Dazu sollte sich die Entkopplungskappe so nah wie möglich an den Stiften befinden, idealerweise auf derselben Seite wie der Chip, mit seinen Spuren auf derselben Seite der Platine. Wenn es das Paar in der Mitte links ist, würde ich mich mindestens um das untere drehen und diese möglicherweise etwas verschieben, um ihre Verbindungen zum Chip so kurz wie möglich zu halten.

Zu dem, was andere gesagt haben, werde ich hinzufügen,

• Sie möchten wahrscheinlich nicht, dass sich die Masse zwischen den Pads Ihres DC-Sperrkondensators füllt. Dies führt wahrscheinlich zu einer Überkapazität gegenüber Masse und verschlechtert die Rückflussdämpfung Ihres HF-Eingangs.

• Möglicherweise möchten Sie den HF-Stecker etwas weiter weg bewegen, damit sich der Sperrkondensator nicht direkt darunter befinden muss. Sie benötigen ziemlich viel Platz um die Erdungsbeine des Steckverbinders, damit selektives Wellenlot oder ein großes Fettbügeleisen dort hineingreifen kann (mehr noch, nachdem Sie das thermische Relief entfernt haben).