PCB RF Düzeni Kritiği: Radyo teleskop PCB'mdeki giriş

İşlerimden birinde inşa ettiğimiz bir radyo-teleskop için tahta düzeni yapmaya çalışıyorum.

Genel sistem topolojisi:

^{QRFH "Dörtlü Yem Boynuzu" içindir. Oldukça ezoterik bir anten türüdür.}

Temel olarak, yerinde kalibrasyon ve sapma takibi ile son derece yüksek hassasiyetli ölçümlere izin vermektir. Sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanan fiziksel değişimler, SWR osilatörünü doğrudan analizöre besleyebilme özelliği ile SWR kalibratörünün kalibrasyonu nedeniyle sapmayı kalibre etmek için anten SWR'sini ölçmek için yerleşik bir sistem vardır, izleme için isteğe bağlı bir pilot ton spektrum analizöründe osilatör sürüklenmesi, bir gürültü diyotu, sonlandırma ve yerel RFI ölçümü için küçük bir dipol.

Burada her şeyin eksiksiz PDF'si

Her neyse, işte şu anki düzenim:

Güncellenmiş Düzen:

Orijinal düzen:

Yığmak:

Üst tabaka:

Zemin 1:

Güç ve ara bağlantılar:

Zemin 2:

Genel Bakış:

Tüm iletim hatları, kullanmayı düşündüğüm tahta evden FR4'ün dielektrikini göz önünde bulundurarak ~ 1Ω ila 50Ω arasında olmalıdır.

Şu anda, bu 50-300 Mhz bandında çalışmak üzere tasarlandı, bu yüzden daha ezoterik dielektrikler gerçekten garanti edilmiyor, ancak bunları göz önünde bulunduruyorum.

LNA Amplifikatörler mini devreleri vardır CMA-5042 ile TCBT-14 önyargı-tee.
G / Ç üzerindeki ESD koruyucular CLM-83-2W + ile yapılır .
RF Anahtarları JSW6-33DR + (6P anahtarı 2P anahtarlarından daha iyi performansa sahiptir, bu yüzden 2P anahtar konumunda 6P anahtarı kullanıyorum. Fiyat farkı ihmal edilebilir).
Değişken zayıflatıcıların tümü DAT-31R5-SP'dir .

Temel olarak, birkaç şey arıyorum.

• Düzenim en azından aklı başında mı görünüyor?
• Arada bir yer düzlemi olsa da RF izleri altında çalışan anahtar ve zayıflatıcı kontrol izlerim var. Bunun bir sorun olduğunu düşünmüyorum , ancak RF garip.

Lehimin izleri düşürmesini önlemek için SMT parçalarının çevresinde sadece küçük engellerle lehim maskesini mümkün olduğunca tüm RF iletim hatlarından geri tuttum.

Çoğunlukla, daha önce RF düzeni yapmadım, bu yüzden herhangi bir girişi takdir ediyorum.

İşte FR4'te 902-928MHz ISM bant ürünlerinin tasarımındaki birçok uygulamaya ve hataya dayanan düşüncelerim ve endişelerim:

1. Photon'un önerdiği gibi, kesinlikle delikli RF konektörlerini düşünün. SMT konnektörleri, pedlerin hepsine veya hepsine kolayca katılabilir ve genellikle merkezi izlerin büyük bir kısmını çıkarır. Gömülü araçlar küçük bir ek güç sağlar: pedin sadece birkaç binde biri kalınlığında kenarını kavrayan birkaç binden fazla kaplamalı bakırdan bahsediyorsunuz. Boşlukları frezelemek için harcanan zaman, kablonun ilk kez sert bir şekilde çekildiği zaman ödeyecektir ... sadece kablonun değiştirilmesi gerekir. SMT konektörlerini herhangi bir şey için kullanmayı reddediyorum, zor deneyim bunu yapmamı sağlıyor. Dikey veya pagoda tarzı konektörlere alternatif olarak kenar montajlı çeşittir. Bunların montaj delikleri yoktur ve "yüzeye monte edilir" ancak hem üst hem de alt tarafa lehimlenirler. Bunlardan birini hiç kırmadım ya da tahtadan çekmedim.
2. Hem küçük RF bileşenlerinin hem de büyük konektörlerin sıcak plaka lehimlenmesi, büyük pirinç konektörlerin, özellikle de tüm bu pirinçlerin içine gömülü olan merkez pimin güvenilir bir şekilde yeniden akması için yeterince ısınmasını beklerken en küçük bileşenleri aşırı ısınması muhtemeldir. PCB. Sadece küçük SMT'yi sıcak plaka lehimlemeyi ve daha sonra büyük bir şeyi elle lehimlemeyi düşünün. Pedlerinizdeki termal rölyefler eşit ve güvenilir lehim akışı için her zaman iyi bir fikirdir. Bunları 902-928MHz kartlar için kötü bir etkisi olmayan RF konektörlerinde kullanıyorum; onların varlığı ölçülemez. İnce aralığın sadece PCB satıcınızın gerektirdiği minimum değer olması gerekir ve birden fazla termal ayak kullanabilirsiniz. Konektör topraklama pedlerindeki damarlar, konektörleri lehim için çok daha zor hale getirecektir.
3. % 1 empedans tahmininiz çok iyimser. Doğru tarifi alana kadar iz genişliklerini, malzemeleri ve imalat sürecini düzenleyerek birkaç tahta revizyonu harcayabilirseniz% 5 mümkündür. Aksi takdirde% 10, satıcının standart işlem PCB üretimi için fiili standarttan daha fazladır. Unutmayın: a. Levhayı lamine etmek için kullanılan pres basıncının, özellikle tabaka pre-preg'den yapılmışsa, bitmiş tabaka kalınlığı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Kontrollü empedans katmanları için çekirdek malzeme kullanmaya çalışın çünkü basınç varyansından o kadar etkilenmez. b. PCB'nizin büyük imalat panelindeki yeri (merkezde ve panel kenarında), aynı anda lamine edilen çeşitli PCB'lerin istiflenmesindeki konumu da laminasyon basıncını değiştirecektir. Bir PCB satıcısı ile çalışırken RF test kuponlarını merkezde ve köşelerde çalıştırdık ve önemli farklılıklar bulduk. c. İz genişliği toleransı, gravürleme ve kaplama işlemlerindeki deneyimlerine dayanarak PCB satıcınız tarafından verilir. Min / maks iz genişliğinin karakteristik empedansınız üzerindeki etkisini hesaplayın. Daha geniş izler, sabit iz genişliği varyansına daha az duyarlıdır. d. Tek bir üreticiden gelen FR-4'ün dielektrik sabiti partiden partiye ve her tabakada kullanılan prepreg veya çekirdeğin cam / reçine oranına bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir. Daha geniş izler, sabit iz genişliği varyansına daha az duyarlıdır. d. Tek bir üreticiden gelen FR-4'ün dielektrik sabiti partiden partiye ve her tabakada kullanılan prepreg veya çekirdeğin cam / reçine oranına bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir. Daha geniş izler, sabit iz genişliği varyansına daha az duyarlıdır. d. Tek bir üreticiden gelen FR-4'ün dielektrik sabiti partiden partiye ve her tabakada kullanılan prepreg veya çekirdeğin cam / reçine oranına bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir.
4. Karakterizasyon izi yalnızca dikey segmentlerde doğrudur, ancak gerçek devre izleriniz öncelikle yataydır. FR4'ün çözgü / atkı, iz yönüne bağlı olarak empedansta ölçülebilir farklılıklara neden olabilir, ancak frekans azaldıkça daha az olabilir. Empedansı ölçmek için bir TDR veya VNA kullanıp kullanmadığınızı söylemezsiniz, ancak her ikisi de doğrudan tahta boyunca basit bir izle iyi yapmalıdır. Daha uzun bir iz istiyorsanız, düz kısımları dikey yerine yatay yönde serpantinleyin. Gerekirse daha iyi çalışması için T2-A'yı yukarı ve T2-B'yi aşağı hareket ettirmeyi deneyin.
5. Paralel RF izleri arasındaki bağlantıyı izleyin. Çeşitli kaynakların her zaman açık olup olmadığını bilmiyorum. Bir kaynak seçilmediğinde, duran dalgalara ve belki de beklenmeyen sonuçlara yol açan SP6T RF anahtarından geri yansıtılır.
6. Devreyi kaplamak için metal bir kalkan için hazırlık yapın.

Önceki bir işverende, anahtar kontrol hatları üzerinden çıkış sinyaline herhangi bir gürültü bağlanmasını önlemek için herhangi bir anahtarın kontrol hatlarına 2 veya 3 aşamalı RC filtrelemesi atmak iyi bir uygulama olarak kabul edildi. 700Hz köşe frekansı veya çevresi.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Şematik bir bakış açısından, bypass kapasitörleri ve filtrelemeye biraz ışık bakıyorsunuz. 3.3V besleme rayları ne kadar temizdir?

Düzen açısından bakıldığında oldukça iyi görünüyor. İletim hatlarının, dalga boyuna kıyasla kısa mesafeler için gerçekten etkili olmadığını unutmayın, bu nedenle muhtemelen iyi durumdasınız.

Konektörlere bir termal ayırma eklemek isteyebilirsiniz.