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

Lorsque vous débutez dans le jeu de disposition de PCB et que vous en savez juste assez pour être dangereux, il vous suffit de poser un connecteur, d'exécuter une trace ou deux et d'appeler cela un hack. Au fur et à mesure que vous en apprenez plus sur les subtilités des électrons gênants, en plongeant les orteils dans les eaux des performances supérieures, de petits détails comme la taille, le nombre, les découpes du plan de masse et tout ce jazz commencent à avoir de l'importance, et il est très facile de se mettre dans un pétrin en essayant de décider ce qui est nécessaire pour 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 à partir de connexions SMA à lancement en périphérie pour les applications RF. Ces principes devraient également être valables pour les connexions numériques à haut débit, il ne s'agit donc pas uniquement d'un jeu analogique.

Tout ce qui arrive à ces malheureux électrons au cours de leur voyage 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 sauf si des précautions sont prises. Même la transition du pad à la trace du signal peut pousser un système hors des spécifications, 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 stack-up spécifique. Chaque boîtier de PCB et chaque ligne qu'il contient sont différents les uns des autres, il est donc essentiel de connaître la disposition des couches, les épaisseurs de feuille et de diélectrique, les constantes diélectriques et les valeurs de tangente de perte. [Rob] a suivi un itinéraire typique, faisant un premier coup d'essai à une conception d'empreinte soutenue par de nombreux calculateurs en ligne (comme ceux de Chemandy Electronics) et du matériel de référence. La structure de base est le guide d'ondes coplanaire habituel, où le champ électronique 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 groupé avec les performances mesurées du coupon de test, ce qui vaut la peine d'être approfondi.

La conception de PCB est une question de fonctionnalité, mais aussi d'esthétique et d'autres facteurs qui en découlent. Toujours au sujet des lignes de transmission, il existe d'autres types de lignes de transmission à lire.