Design dell'impronta del connettore SMA per progetti RF open source

Quando inizi per la prima volta nel gioco del layout PCB e sai quanto basta per essere pericoloso, inserisci semplicemente un connettore, esegui una traccia o due e lo chiami hack. Man mano che impari di più sui punti più fini degli elettroni fastidiosi, immergendo i piedi nelle acque di prestazioni più elevate, piccoli dettagli come dimensioni, conteggio, ritagli del piano di terra e tutto quel jazz iniziano a contare, ed è molto facile immedesimarti abbastanza un pasticcio cercando di decidere cosa è necessario per superare le specifiche (o peggio, come renderlo "il migliore"). Le terminazioni dei connettori sono una di quelle cose che vengono trascurate finché i MHz non diventano GHz. Fortunatamente per noi, [Rob Ruark] è a disposizione per darci un vantaggio su come ottenere prestazioni decenti dalle connessioni SMA edge-launch per applicazioni RF. Questi principi dovrebbero valere anche per le connessioni digitali ad alta velocità, quindi non è solo un gioco analogico.

Tutto ciò che accade a quegli sfortunati elettroni durante i loro viaggi influenzerà le prestazioni in modo sottile, ma più alte sono le componenti di frequenza di un segnale, peggiore sarà la situazione. Un connettore edge SMA può essere progettato per presentare tipicamente un'impedenza caratteristica di 50 Ω, ma questo vale fino all'estremità dei pin di connessione. Una volta saldato, c'è una discontinuità a meno che non si prendano precauzioni. Anche la transizione dal pad alla traccia del segnale può spingere un sistema fuori specifica, ma per quanto riguarda lo stack-up? E il piano terra sotto il pad?

La prima parte del lavoro è bloccare il processo PCB, tramite uno stack-up specifico. Ogni PCB e ogni linea al suo interno sono diversi da quelli successivi, quindi è fondamentale conoscere la disposizione degli strati, gli spessori della lamina e del dielettrico, le costanti dielettriche e i valori della tangente di perdita. [Rob] ha ​​seguito un percorso tipico, facendo un primo tentativo con un progetto di impronta supportato da molti calcolatori online (come questi di Chemandy Electronics) e materiale di riferimento. La struttura di base è la solita guida d'onda complanare, dove il campo elettronico è vincolato dal piano di terra sottostante e fuoriesce dalla parte superiore della traccia. Ciò ha prodotto una serie di coupon di prova (piccoli PCB di prova) per due processi fab in parallelo, OSHPark e JLCPCB.

I PCB restituiti sono stati caratterizzati utilizzando un NanoVNA V2 Plus, per ottenere la curva S11 (return loss) fino a circa 4,5 GHz, confermando che a circa -26 dB erano già in una buona posizione per l'ottimizzazione. [Rob] fornisce anche alcuni dettagli su come allineare una simulazione QUCS di un modello di linea di trasmissione concentrata con le prestazioni misurate del coupon di prova, su cui vale la pena approfondire.

La progettazione PCB riguarda la funzionalità, ma riguarda anche l'estetica e altri fattori che ne derivano. Sempre in tema di linee di trasmissione, ci sono altri tipi di linee di trasmissione di cui leggere.