Mikrostreifen durch passive Komponenten

Ich bin etwas verwirrt mit der Implementierung einer Mikrostreifenleitung zu einem u.FL-Anschluss. Um eine 50-Ohm-Leitung aufrechtzuerhalten, müsste die Trace-Breite ~ 0,1 Zoll breit sein. Ich habe ein Pi-Matching-Netzwerk für "Nur für den Fall", das in Übereinstimmung mit dem u.FL-Anschluss implementiert ist. Wo ich verwirrt bin, ist, wie würden Sie Mikrostreifen an so etwas wie einem 0402-Gehäusewiderstand machen? Ist dies der Punkt, an dem koplanare Wellenleiter eine bessere Leistung erzielen, weil sie besser zu Komponentenpaketen passen? Ich müsste mir vorstellen, dass viel Reflexion auf eine Komponente trifft, die so viel kleiner ist als die Spurenbreite.

Auch ich habe mich lange darüber gewundert und nie eine gute Antwort gefunden. Wird für einen sehr kurzen Lauf in Bezug auf die Wellenlänge, wie z. B. 1% der Wellenlänge, eine Spurimpedanzsteuerung benötigt? Mein Beweis dafür ist jedoch der folgende:

Für eine kurze Wellenlänge von beispielsweise 1/100 lautet die Gleichung wie folgt: Z i n ( ℓ ) = Z $\lambda$

Meine Antenne, die an den Stecker angeschlossen werden soll, ist 50 Ohm, also glaube ich, dass das die Last wäre? oder würde tatsächlich die Spurenimpedanz?$Z_l$

Der Grund, den ich frage, ist, dass ich im Grunde genommen von einem GSM-Modem zu einem u.FL-Anschluss laufe und es sehr einfach wäre, eine Spur mit einer Impedanz von ~ 100 Ohm (unter Verwendung eines koplanaren Wellenleiters) anstelle einer riesigen Breite von 0,1 Zoll zu betreiben Spur für Mikrostreifen.

Update: Da es gefragt wurde, sind meine interessierenden Frequenzen L1 GPS (1,575 GHz) und GSM-Spektrum (800-2100 MHz).

Im Allgemeinen sind Ihre Annahmen korrekt. Wenn Sie einen Mikrostreifen an eine Komponente anschließen, spielt es die größte Rolle, wie genau Sie die physische Größe und Form dieses Mikrostreifen anpassen können. Auf die Packungsgröße, den Abschlussstil und die Trimmmethode für einen Vorwiderstand kommt es an.

Ihre andere Annahme, dass Sie Übertragungsleitungseffekte für kurze Auflagen so gut wie ignorieren können, ist ebenfalls richtig. Oft sehen Sie 1/4 einer Wellenlänge, die als Leitung zwischen einer "kurzen" Übertragungsleitung (zu kurz, um eine Rolle zu spielen) oder einer "langen" Übertragungsleitung (wichtig) in Bezug auf das sich durch sie ausbreitende Signal verwendet wird, aber ich würde nicht vorschlagen das als Faustregel. 1/10 der Wellenlänge und darunter ist, wo selbst die Phasenverzögerung keine Rolle mehr spielt und Sie vor Erleichterung seufzen können - Sie können die Übertragungsleitungstheorie einfach vollständig ignorieren und werden wahrscheinlich nicht zur Hölle der Ingenieure gehen oder auf andere Weise ein schlechter Ingenieur dafür sein.

Eine einfachere Möglichkeit, darüber nachzudenken, ist das Licht. @mkeith erhält Anerkennung für seinen Kommentar, in dem er das "Auflösen" von Dingen erwähnt. Nehmen Sie eine Lektion von optischen Mikroskopen: Sie können kleinere Details auflösen, wenn Sie violettes Licht verwenden, aber es gibt nur eine Grenze, an der alles zu klein ist, um aufgelöst zu werden, und das liegt daran, dass es im Verhältnis zur Wellenlänge zu klein ist, um mit der Welle in a zu interagieren sinnvoll. Dies gilt größtenteils für Diskontinuitäten - wenn es viel kleiner als die Welle ist, ist es der Welle egal.

Hinweis: Im Folgenden werde ich allgemeinere Tipps zum Mikrostreifen geben, die jedoch je nach Wellenlänge mehr oder weniger zutreffen.

Zurück zum ersten Teil, meine Empfehlung, wie man einen 50Ω charakteristischen Mikrostreifen an einen 0402 anschließt, ist einfach nicht zu. Es gibt zwei Dinge, über die Sie nachdenken müssen, wenn Sie eine Diskontinuität, Reflexion und Parasiten verursachen müssen.

Die Reflexion ist einfach - halten Sie die momentane (charakteristische) Impedanz einer Übertragungsleitung für jeden Schritt, den eine sich nach unten ausbreitende Welle ausführen muss, so nahe wie möglich, und stellen Sie sicher, dass das andere Ende mit einer angepassten Lastimpedanz abgeschlossen ist und alles in Ordnung ist . Und in dem Moment, in dem Sie eine Komponente in Serie schalten müssen, ist dieser glückliche Traum geschraubt. Wenn Sie dieses Material anschließen und anordnen, ist es am besten, es im Hinblick auf die Schadensbegrenzung anzuzeigen.

Wenn sich Ihr Mikrostreifen verengt, führt dies zu einer möglicherweise großen Impedanzdiskontinuität. Wenn Ihr Mikrostreifen 0,1 Zoll breit ist, möchten Sie niemals etwas tun, das dazu führt, dass er sich verengt oder erweitert, außer wenn Sie natürlich eine Ecke auf Gehrung schneiden. Dies bedeutet, dass Sie wirklich ein SMD-Paket verwenden sollten, dessen Anschlüsse dieselbe Breite haben als Mikrostreifen (oder kombinieren Sie parallele Pakete, um dies zu simulieren) und eines, das ein hohes Seitenverhältnis in Richtung des Streifens aufweist. Und auch so dünn wie möglich. Grundsätzlich möchten Sie, dass dieses Ding so aussieht, als wäre es nur eine andere Länge Offensichtlich ist ein 1210er Gehäuse perfekt für einen 0,1 "breiten Mikrostreifen. Es ist die gleiche Breite und das Seitenverhältnis ist genau das, was Sie wollen.

Auf jeden Fall ist es immer das Ziel, alle Möglichkeiten zu minimieren, mit denen Sie eine Diskontinuität in die charakteristische Impedanz einführen. Sie verursachen Schaden, aber versuchen Sie, so wenig wie möglich zu tun. Schadenskontrolle.

Das zweite Problem sind Parasiten. Ein Passiv besteht im Allgemeinen aus zwei Anschlüssen und den Pads für diese. Wenn es sich um eine passive Serie handelt, müssen Sie eine Lücke im Mikrostreifen erstellen, in der sich die passive Seite befindet. Das heißt, wir haben gerade auch einen kleinen Serienkondensator erstellt! Booooo! Wenn Sie eine passive breitere als den Streifen verwenden, erzeugen Sie größere "Platten" und auch Parasiten zwischen den breiteren Pads und der Grundebene relativ zum Mikrostreifen. Also ein serieller parasitärer Kondensator mit dem Spalt und den beiden Enden des Mikrostreifen und denjenigen, die an beiden Pads ebenfalls geerdet sind. Wenn die Pads nicht breiter sind, müssen Sie sich hauptsächlich um diese parasitäre Serienkapazität kümmern. Wenn die Komponente ein längeres Seitenverhältnis hat, wird der Spalt größer, und je größer der Spalt ist, desto geringer ist die Kapazität.

Eine letzte oft übersehene Sache (um nicht zu sagen, dass Sie dies tun, aber jemand, der hier durch die hilfreiche Anleitung von Google geliefert wurde und dies möglicherweise liest): Wenn Sie diese Faustregel für die Wellenlänge von 1/10 verwenden, ist dies 1/10 der Wellenlänge in der Übertragungsleitungsmedium, kein Vakuum. Es ist ein wenig komplex, genau herauszufinden, was dies ist, da ein Mikrostreifen die Welle teilweise durch das FR4-Material und teilweise durch Luft (und Lötmaske und Katzenschuppen oder was auch immer darauf sitzt) ausbreitet, aber normalerweise innerhalb weniger% von

Vp ist natürlich die Phasengeschwindigkeit, c ist die Lichtgeschwindigkeit und ε_re ist der relative dielektrische Koeffizient, der für FR4 normalerweise bei 4,2 liegt. Theoretisch. Wahrscheinlich. Vielleicht? Im Fall eines Mikrostreifens muss der dielektrische Koeffizient korrigiert werden, da nur ein Teil der Welle durch den FR4 wandert. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies anhand der Breite des Mikrostreifens zu tun, um den "effektiven" dielektrischen Koeffizienten zu bestimmen. Aber wirklich, um herauszufinden, ob Sie sich überhaupt darum kümmern müssen oder nicht, ist es in Ordnung, es normalerweise zu parken.

Oh, ich hätte die Antenne fast vergessen! Nein, die Leitung ist niemals die Lastimpedanz. Die Lastimpedanz ist eine tatsächliche Last - die charakteristische Impedanz einer Übertragungsleitung ist die momentane Impedanz (die Welle "sieht" 50 Ohm, die ihre Ausbreitung an einem bestimmten Punkt entlang der Leitung behindert. Dies bedeutet nicht, dass zwischen einer Impedanz 50 Ohm liegen Ende und das andere Ende, aber unabhängig davon, wie weit oder nahe die Wellenfront von der Last entfernt ist, scheint es immer dieselbe momentane Impedanz von 50 Ohm zu geben. Der 50-Ohm-Stecker behält diese Eigenschaft einfach bei, ist aber ohnehin nicht belastet. Die Antenne ist die Last und hat eine signifikante Blindimpedanz (zumindest vorausgesetzt, die Antenne ist bei Ihrer Frequenz nützlich). Wie auch immer, solange die Antenne 50 Ω groß ist, geht es Ihnen gut. Wenn es nicht ... du ' Ich muss die Impedanz anpassen, und dies geht über den Rahmen dieser Antwort hinaus. Und ja, das heißt, wenn nichts an die Antennenbuchse angeschlossen ist, haben Sie eine nicht abgeschlossene Leitung, die Mist reflektiert und Mist aus dem Ende sprüht, weshalb es 50Ω-Abschlussendkappen gibtdass zu oft Leute nicht benutzen, aber sie sollten! EMV und so weiter.

Reduzieren Sie die Linienbreite durch Fasen über die letzten 1/8 w / l auf 100 und verwenden Sie Kupferband, um die Reaktanz anzupassen. Schieben Sie ein Bit aus Kupferband unterschiedlicher Größe, um die beste Leistungsübertragung oder den niedrigsten Reflexionskoeffizienten zu erzielen.