Design de pegada do conector SMA para projetos de RF de código aberto

Quando você começa no jogo de layout de PCB e sabe apenas o suficiente para ser perigoso, basta abrir um conector, executar um ou dois rastreamentos e chamá-lo de hack. À medida que você aprende mais sobre os pontos mais delicados de elétrons inconvenientes, mergulhando nas águas do desempenho superior, pequenos detalhes como via tamanho, contagem, recortes do plano de terra e todo aquele jazz começam a importar, e é muito fácil se envolver bastante um picles tentando decidir o que é necessário apenas para exceder as especificações (ou pior, como torná-lo 'o melhor'). As terminações do conector são uma daquelas coisas que passam despercebidas até que o MHz se torne GHz. Felizmente para nós, [Rob Ruark] está disponível para nos dar uma ajuda sobre como obter um desempenho decente de conexões SMA de lançamento de borda para aplicativos de RF. Esses princípios também devem ser válidos para conexões digitais de alta velocidade, portanto, não é apenas um jogo analógico.

Tudo o que acontece com esses infelizes elétrons ao longo de suas viagens afetará o desempenho de maneira sutil, mas quanto maiores os componentes de frequência de um sinal, pior ele fica. Um conector de borda SMA pode ser projetado para apresentar uma impedância característica de 50Ω normalmente, mas isso é para o final dos pinos de conexão. Uma vez soldado, há uma descontinuidade, a menos que sejam tomadas precauções. Até mesmo a transição do pad para o traço do sinal pode deixar um sistema fora das especificações, mas e quanto ao empilhamento? E quanto ao plano de aterramento sob o pad?

A primeira parte do trabalho é bloquear seu processo de PCB, por meio de um empilhamento específico. Cada casa e linha de PCB dentro dela é diferente da próxima, por isso é fundamental se apossar do arranjo da camada, da espessura da folha e do dielétrico, das constantes dielétricas e dos números da tangente de perda. [Rob] tomou uma rota típica, fazendo uma primeira tentativa em um design de pegada apoiado por muitas calculadoras online (como estas da Chemandy Electronics) e material de referência. A estrutura básica é o guia de onda coplanar usual, onde o campo elétrico é limitado pelo plano de terra abaixo e vaza pelo topo do traço. Isso resultou em um conjunto de cupons de teste (pequenos PCBs de teste) para dois processos fab em paralelo, OSHPark e JLCPCB.

Os PCBs devolvidos foram caracterizados usando um NanoVNA V2 Plus, para obter a curva S11 (perda de retorno) até cerca de 4,5 GHz, confirmando em cerca de -26 dB que eles já estavam em uma boa posição para otimização. [Rob] também entra em alguns detalhes sobre como alinhar uma simulação QUCS de um modelo de linha de transmissão concentrado com o desempenho medido do cupom de teste, que vale a pena investigar.

O design de PCB é sobre funcionalidade, mas também sobre estética e outros fatores que surgem disso. Ainda sobre linhas de transmissão, existem outros tipos de linhas de transmissão para ler.