Конструкция разъема SMA для радиочастотных проектов с открытым исходным кодом

Когда вы впервые начинаете заниматься разводкой печатных плат и знаете достаточно, чтобы быть опасным, вы просто вытаскиваете разъем, проводите пару трассировок и называете это хаком. По мере того, как вы узнаете больше о тонкостях, причиняющих неудобства электронам, погружаетесь в воду более высоких характеристик, такие мелкие детали, как размер, количество, вырезы в заземленной плоскости и все такое, начинают иметь значение, и очень легко попасть в довольно рассол, пытающийся решить, что нужно, чтобы просто превысить спецификации (или, что еще хуже, как сделать его «лучшим»). Наконечники разъема — одна из тех вещей, которые упускают из виду, пока МГц не станет ГГц. К счастью для нас, [Роб Руарк] всегда готов помочь нам в том, как добиться достойной производительности от периферийных соединений SMA для радиочастотных приложений. Эти принципы должны быть справедливы и для высокоскоростных цифровых соединений, так что это не просто аналоговая игра.

Все, что происходит с этими несчастными электронами во время их путешествия, тонко влияет на производительность, но чем выше частотные компоненты сигнала, тем хуже она становится. Краевой разъем SMA может быть рассчитан на типичное сопротивление 50 Ом, но это до конца соединительных контактов. После припайки разрыв будет нарушен, если не принять меры предосторожности. Даже переход от контактной площадки к сигнальной трассе может вывести систему из строя, но как насчет стека? А что насчет земли под подушкой?

Первая часть работы — заблокировать процесс печатной платы с помощью специального стека. Каждый корпус печатной платы и линия внутри нее отличаются от других, поэтому очень важно знать расположение слоев, толщину фольги и диэлектрика, диэлектрические проницаемости и значения тангенса угла потерь. [Роб] пошел типичным путем, сделав первую попытку разработать дизайн основания, подкрепленный множеством онлайн-калькуляторов (например, от Chemandy Electronics) и справочных материалов. Базовая структура представляет собой обычный копланарный волновод, в котором электронное поле ограничено заземляющим слоем внизу и просачивается через верхнюю часть дорожки. В результате был создан набор тестовых купонов (небольших тестовых плат) для двух параллельных процессов: OSHPark и JLCPCB.

Возвращенные печатные платы были охарактеризованы с использованием NanoVNA V2 Plus, чтобы получить кривую S11 (обратные потери) примерно до 4,5 ГГц, подтвердив, что при уровне около -26 дБ они уже находятся в хорошем положении для оптимизации. [Роб] также подробно рассказывает о том, как согласовать QUCS-моделирование модели линии передачи с сосредоточенными параметрами с измеренными характеристиками тестового купона, и над этим стоит покопаться.

Дизайн печатной платы — это не только функциональность, но и эстетика и другие вытекающие из этого факторы. Кроме того, что касается линий передачи, есть и другие виды линий передачи, о которых стоит прочитать.