Conception d'une trace RF de 50 ohms pour 2,4 GHz… PCB FR-4 double couche

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J'utiliserai un émetteur-récepteur 2,4 GHz sur mon nouveau projet. Le matériau PCB sera FR-4 avec une épaisseur de 1,6 mm et le connecteur est un SMA. Mon doute concerne la trace RF qui devrait avoir une impédance de 50 ohms. En utilisant AppCAD 4.0, en entrant les paramètres indiqués ci-dessous, j'ai obtenu un résultat de 50 ohms pour Width = 45mils et Gap = 8 mils de la trace RF à GND. J'ai également obtenu presque le même résultat sur la calculatrice en ligne. Cette combinaison (45/8 mils) vous semble-t-elle correcte?

Que puis-je faire de plus pour améliorer ma mise en page? Cordialement.

AppCad couche inférieure couche supérieure entrez la description de l'image ici

vue transparente: vue transparente

edit: c'est ma mise en page finale ... entrez la description de l'image ici

modifier: plus récent ... entrez la description de l'image ici

abomin3v3l
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Je suis d'accord avec @Elmardus, essayez d'éviter le soulagement thermique au niveau des broches de terre.
aparna

Réponses:

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Vos calculs vérifient les valeurs données, mais gardez à l'esprit que la constante diélectrique du FR-4 n'est pas étroitement contrôlée et peut varier entre 4,35 et 4,7 entre les fabricants [1]. La longueur de votre trace étant très courte, cette variation n'aura pas d'effet important (vous pouvez essayer les valeurs dans la calculatrice). Pour des applications plus exigeantes, des matériaux spéciaux pour PCB à haute fréquence (par exemple: Rogers RO4000 [2]) sont disponibles, mais ils sont beaucoup plus chers à produire.

Il peut être avantageux de désactiver les thermiques autour des trous de broches GND du connecteur RF. En ayant une connexion à la terre solide, vous réduisez l'inductance parasite dans le chemin du courant de retour, ce qui améliorera l'intégrité de votre signal.

Si vous utilisez un guide d'onde coplanaire, le cuivre se déverse en dessous et sur les côtés du conducteur doit être fortement référencé. Cela signifie mettre des vias pour «piquer» les plans supérieur et inférieur ensemble, le long des deux côtés du conducteur, pour l'entourer de la connexion de terre. Ceci est discuté dans [3].

La distance de couture recommandée entre les vias doit être d'au plus λ / 4, avec λ / 10 comme optimum. Pour 2,4 GHz, il en résulte une distance de passage de 3,12 cm maximum, 1,25 cm étant recommandé. Ainsi, pour des longueurs de trace plus longues et des fréquences plus élevées, l'assemblage devient plus important que dans ce cas avec une longueur de trace très courte.

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/FR-4 voir: permittivité constante diélectrique

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

[3] Choisissez la taille du via pour le blindage et la couture

Elmardus
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Lorsque vous dites "Il peut être avantageux de désactiver les thermiques autour des trous de broche GND du connecteur RF. En ayant une connexion de terre solide, vous réduisez l'inductance parasite dans le chemin de courant de retour, ce qui améliorera l'intégrité de votre signal.", vous vouliez dire d'utiliser une connexion directe du SMA au sol au lieu d'avoir un soulagement thermique, non? Et j'ajouterai également plus de vias. Merci pour votre réponse
abomin3v3l
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Oui, exactement. Le soulagement thermique peut rendre la soudure un peu plus facile, surtout si vous avez un gros plan de masse connecté à la broche et / ou un fer à souder sous-alimenté. Cependant, si vous pouvez éviter d'utiliser des reliefs thermiques et utiliser une connexion directe à la terre, vous pouvez améliorer l'intégrité du signal et les performances CEM d'un circuit. À des fréquences plus élevées (> 10 GHz), il peut être essentiel d'utiliser des connexions directes au lieu d'un soulagement thermique, car les `` rayons '' se connectant aux vias ont une inductance élevée, les rendant incapables de conduire des fréquences élevées et rendant ainsi les vias inutiles.
Elmardus
Ok, merci de noter ceci. Je vais appliquer cela à la mise en page.
abomin3v3l
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pour cette courte distance (moins de 1 / 8ème de longueur d'onde), les exigences d'impédance deviennent beaucoup plus lâches, donc sur ce principe, c'est plus que convenable, et s'aligne avec ma propre calculatrice.

En ce qui concerne la disposition, je ne peux pas le blâmer particulièrement, vous gardez une bonne séparation entre celui-ci et les autres signaux à proximité, vous avez des vias juste à côté de la masse du signal, donc le courant de retour sur l'avion du côté opposé n'a pas un grand détour , vous avez bel et bien tiré votre fusil de chasse avec des vias au sol.

La seule chose avec laquelle je lutte est de repérer où se trouve le condensateur de découplage, pour cela, le capuchon de découplage doit être aussi proche des broches que vous pouvez gérer, idéalement du même côté que la puce, avec ses traces du même côté de la carte. Si c'est la paire au centre gauche, je tournerais au minimum autour de celle du bas, et éventuellement les déplacerais un peu pour rendre leurs connexions aussi courtes que possible sur la puce.

Dérouter
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Donc la combinaison 45mils / 8mils vous semble correcte? Et ok, je vais essayer de rapprocher les condensateurs de la puce. Merci
abomin3v3l
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La boîte à outils PCB Saturne propose 50,5 ohms pour votre espacement actuel, 48/8 pour être mort sur l'argent, mais c'est déjà bien dans la marge d'erreur, donc vous ne devriez pas avoir à le changer.
Reroute le
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À ce que les autres ont dit, je vais ajouter,

  • Vous ne voulez probablement pas laisser le sol se remplir entre les plots de votre condensateur de blocage DC. Cela entraînera probablement une capacité excessive à la terre et dégradera la perte de retour de votre entrée RF.

  • Vous souhaiterez peut-être déplacer le connecteur RF un peu plus loin, de sorte que le condensateur de blocage ne doive pas être directement en dessous. Vous avez besoin d'un peu d'espace autour des pattes de mise à la terre du connecteur pour permettre la soudure à la vague sélective, ou pour qu'un gros fer gras y pénètre (d'autant plus maintenant que vous avez supprimé le relief thermique).

Le photon
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merci de noter cela. J'ai retiré le cuivre entre les plots du condensateur, mais je ne peux pas augmenter la taille de la carte plus. nouvelle dernière mise en page lors de l'édition
abomin3v3l