PCB RF Layout Critique : 무선 망원경 PCB의 입력

우리가 작업 중 하나에서 만들고있는 무선 망원경의 보드 레이아웃을 시도하고 있습니다.

전체 시스템 토폴로지는 다음과 같습니다.

^{QRFH는 "Quad Ridged Feed Horn"입니다. 다소 난해한 안테나 유형입니다.}

기본적으로, 현장 교정 및 드리프트 추적을 통해 초정밀 측정이 가능합니다. 온도 변화로 인한 물리적 변화로 인한 드리프트를 교정하기 위해 안테나 SWR을 측정하기위한 내장 시스템이 있습니다. 스펙트럼 분석기의 오실레이터 드리프트, 노이즈 다이오드, 터미네이션 및 로컬 RFI 측정을위한 작은 쌍극자.

여기에 모든 것의 완전한 PDF

어쨌든, 여기 내 현재 레이아웃이 있습니다.

업데이트 된 레이아웃 :

원본 레이아웃 :

쌓다:

상단 레이어 :

그라운드 1 :

전원 및 상호 연결 :

그라운드 2 :

전체보기:

모든 전송 라인은 사용하려는 보드 하우스에서 FR4의 유전체를 고려하여 50Ω의 ~ 1Ω 내에 있어야합니다.

현재 이것은 50-300 MHz 대역에서 작동하도록 의도되었으므로 더 난해한 유전체는 실제로 보증되지 않지만 고려하고 있습니다.

LNA 증폭기는 TCBT-14 바이어스 티 가있는 소형 회로 CMA-5042 입니다 . I / O의 ESD 보호기는 CLM-83-2W + 를 통해 이루어집니다 . RF 스위치는 JSW6-33DR +입니다 (6P 스위치는 2P 스위치보다 성능이 우수하므로 2P 스위치 위치에서도 6P 스위치를 사용하고 있습니다. 가격 차이는 무시할 수 있습니다). 가변 감쇠기는 모두 DAT-31R5-SP 입니다.

기본적으로 몇 가지를 찾고 있습니다.

• 레이아웃이 적어도 제정신으로 보입니까?
• 접지면이 있지만 RF 추적에서 실행되는 스위치 및 감쇠기 제어 추적이 있습니다. 나는 이것이 문제 라고 생각 하지 않지만 RF는 이상합니다.

솔더가 트레이스 아래로 흐르지 않도록 SMT 부품 주위에 장벽이 거의없이 모든 RF 전송 라인에서 솔더 마스크를 최대한 다시 유지했습니다.

대부분 전에는 RF 레이아웃을 수행하지 않았으므로 입력에 감사드립니다.

다음은 FR4에서 902-928MHz ISM 대역 제품을 설계 할 때 많은 연습과 실수를 기반으로 한 생각과 관심사입니다.

1. Photon이 제안한대로 스루 홀 RF 커넥터를 확실히 고려하십시오. SMT 커넥터는 패드의 일부 또는 전부를 쉽게 가져갈 수 있으며 대부분의 중앙 트레이스를 벗겨냅니다. 내장 된 비아는 추가적인 강도를 거의 제공하지 않습니다. 두께가 수천에 불과한 패드의 가장자리를 잡고있는 수천 분의 도금 된 구리에 대해 이야기하고 있습니다. 여유 공간을 밀링하는 데 소요 된 시간은 케이블이 처음으로 굳어 질 때 지불합니다. 케이블 만 교체하면됩니다. 나는 무엇이든 SMT 커넥터를 사용하지 않기 때문에 어려운 경험을 통해이 작업을 수행 할 수 있습니다. 수직 또는 파고다 스타일 커넥터의 대안은 에지 마운트 종류입니다. 이들은 장착 구멍이없고 "표면 장착"이지만 상단과 하단 모두에 납땜됩니다. 나는 이것들 중 하나를 깨거나 보드에서 뽑아 본 적이 없다.
2. 소형 RF 부품과 대형 커넥터를 모두 핫 플레이트 납땜하면 가장 작은 부품이 과열 될 수 있으며, 대형 황동 커넥터, 특히 황동 및 PCB. 소형 SMT 만 핫 플레이트 납땜 한 다음 큰 것을 수동 납땜하는 것을 고려하십시오. 패드의 열 릴리프는 항상 균일하고 안정적인 솔더 흐름을위한 좋은 아이디어입니다. 나는 902-928MHz 보드의 RF 커넥터에 영향을 미치지 않습니다. 그들의 존재는 측정 할 수 없습니다. 얇은 갭은 PCB 공급 업체가 요구하는 최소한의 것만 필요하며 여러 열 다리를 사용할 수 있습니다. 커넥터 접지 패드의 비아는 커넥터를 납땜하기 훨씬 어렵게 만듭니다.
3. 1 % 임피던스의 추정치는 매우 낙관적입니다. FR4를 사용하면 올바른 레시피를 얻을 때까지 트레이스 폭, 재료 및 제조 공정을 조정하여 몇 가지 보드 개정판을 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 10 %는 공급 업체의 표준 프로세스 PCB 제조에 ​​대한 사실상의 표준입니다. 명심하십시오 : a. 보드를 라미네이팅하는 데 사용되는 프레스 압력은 특히 레이어가 프리프 레그로 만들어진 경우 마감 레이어 두께에 상당한 영향을 줄 수 있습니다. 압력 변동의 영향을 많이받지 않으므로 제어 임피던스 레이어에 코어 재료를 사용하십시오. 비. 대형 제작 패널에서 PCB의 위치 (중심 대 패널 가장자리)는 적층 압력을 변화 시키며 다양한 PCB의 적층 위치는 모두 동시에 적층됩니다. 우리는 PCB 벤더와 협력하여 중앙 및 모서리에서 RF 테스트 쿠폰을 실행했으며 상당한 차이를 발견했습니다. 씨. 트레이스 폭 공차는 에칭 및 도금 공정에 대한 경험을 바탕으로 PCB 공급 업체에서 제공합니다. 특성 임피던스에 대한 최소 / 최대 추적 너비의 영향을 계산하십시오. 트레이스가 넓을수록 고정 트레이스 폭 분산에 덜 민감합니다. 디. 단일 제조업체의 FR-4 유전율은 로트마다, 그리고 각 층에 사용 된 프리프 레그 또는 코어의 유리 / 수지 비율에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 트레이스가 넓을수록 고정 트레이스 폭 분산에 덜 민감합니다. 디. 단일 제조업체의 FR-4 유전율은 로트마다, 그리고 각 층에 사용 된 프리프 레그 또는 코어의 유리 / 수지 비율에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 트레이스가 넓을수록 고정 트레이스 폭 분산에 덜 민감합니다. 디. 단일 제조업체의 FR-4 유전율은 로트마다, 그리고 각 층에 사용 된 프리프 레그 또는 코어의 유리 / 수지 비율에 따라 크게 달라질 수 있습니다.
4. 특성 추적은 수직 세그먼트에서만 정확하지만 실제 회로 추적은 주로 수평입니다. FR4의 뒤틀림 / 씨실은 주파수가 감소함에 따라 추적 방향에 따라 임피던스의 측정 가능한 차이를 유발할 수 있습니다. 임피던스를 측정하기 위해 TDR 또는 VNA를 사용하고 있는지는 말하지 않지만, 보드를 가로 지르는 간단한 트레이스로 어느 쪽이든 잘 수행해야합니다. 더 긴 자취를 원하면 수직 부분 대신 수평 방향으로 직선 부분을 구불 구불하게합니다. 필요한 경우 T2-A를 위로, T2-B를 아래로 이동하여이 작업을 개선하십시오.
5. 병렬 RF 트레이스 간의 커플 링을 확인하십시오. 다양한 소스가 항상 켜져 있는지 모르겠습니다. 소스를 선택하지 않으면 SP6T RF 스위치에서 다시 반사되어 정상파가 발생하고 예기치 않은 결과가 발생할 수 있습니다.
6. 회로를 둘러싸는 금속 실드를 준비하십시오.

이전 고용주에서는 스위치 제어 라인을 통해 출력 신호에 노이즈 커플 링을 방지하기 위해 스위치의 제어 라인에 2 또는 3 단계의 RC 필터링을 던지는 것이 좋습니다. 700Hz 코너 주파수 또는 온도.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

회로도의 관점에서 바이 패스 커패시터 및 필터링에 대해 약간의 빛이 보입니다. 3.3V 공급 레일은 얼마나 깨끗합니까?

레이아웃 관점에서 보면 꽤 좋아 보입니다. 전송 라인은 파장에 비해 단기에서는 효과적이지 않기 때문에 아마도 괜찮을 것입니다.

커넥터에 열 방출을 추가 할 수 있습니다.