Adaptación de la impedancia a través de la vía y la traza de la señal de la placa de 2 capas

Question

Debido a las limitaciones de espacio necesito pasar mi señal LTE (800-1800 MHz) a través de una vía. La proximidad entre el conector de la antena y el módem es muy corta (literalmente al otro lado de la almohadilla).

Utilizando calculadoras de impedancia, he descubierto que los diámetros de las vías/almohadillas deben ser algo pequeños (Agujero = 12, Almohadilla = 18, Apertura del plano de referencia = 32 mils). Sin embargo, los trazos de señal controlados por la impedancia en una placa de circuito impreso de 2 capas y 63 milímetros de grosor suelen ser bastante anchos: 33 mil de ancho con 4mil de separación entre conductores.

Mi pregunta es cómo voy a conectar la traza a la vía cuando el ancho de la traza es sustancialmente mayor que el diámetro de la almohadilla de la vía. Si lo conecto, estaría aumentando el diámetro de la almohadilla de la vía a la anchura de la traza (33 milímetros), y estropearía mi impedancia.

¿Qué opinas?

Además, aquí hay una imagen de mi PCB con el módem en la capa superior, y un u.FL en la capa inferior. Por favor, hágame saber si usted tiene mejores ideas sobre cómo conectar esto o si usted ve algo mal.

Gracias.

Answer 1

Otro aspecto a tener en cuenta es la corriente de retorno vía. El camino que toma la corriente de retorno también influye en la impedancia de la interconexión. Parece que las vías de costura rojas alrededor de esta sección conectarán los planos de tierra de las capas superior e inferior. La corriente de retorno de esta señal probablemente pasará por la vía de costura más cercana.

En lugar de contar con esa corriente de retorno, se puede diseñar la corriente de retorno proporcionando una vía de retorno (o varias) junto a la vía de señal. El tamaño y el espacio entre las vías de señal y de retorno afectarán a la impedancia de la interconexión. ( ver página 12 )

Mi opinión sobre la conexión de tu traza grande a la vía más pequeña es que probablemente no importará. Creo que habría más causas de discontinuidades de impedancia debido al gran tamaño de la almohadilla en sí, y la construcción de la vía / vía de retorno.

Answer 2

Conceptualmente, el punto de partida es la vía de señal y un anillo de vías de tierra a su alrededor, tratadas como un cable coaxial corto para poder utilizar la fórmula del cable coaxial. El anillo de vías de tierra no puede ser más pequeño que las almohadillas de tierra (ya que deben terminar allí). El hoja de datos Dice que la distancia entre los bordes de las almohadillas de tierra de uFL es de 1,9 mm, así que imagino un anillo de vías de tierra con un diámetro de 3 mm. ¿Estás utilizando FR4 con una constante dieléctrica de 4,4? Esta calculadora de impedancia coaxial dice 50 ohmios para un Dk de 4,4, el OD de la vía de señal = 0,4mm y el ID del anillo de vías de tierra = 2,2mm.

Por supuesto, el anillo de vías de tierra no tiene por qué ser un círculo. Puede utilizar ATLC para calcular la impedancia de un patrón de forma arbitraria de vías de señal y vías de tierra. Usted simplemente dibujar la región de la señal (rojo), las regiones de tierra (verde) y las regiones dieléctricas (otros colores) en BMP de 24 bits . ATLC asume que este conjunto de regiones forma una línea de transmisión larga, y calcula la impedancia.

Luego hay que diseñar las almohadillas (con alivio térmico) sobre las que aterrizarán las vías, en las capas metálicas inferior y superior. En teoría, también se podría utilizar ATLC para estas capas, pero la hipótesis de la "línea de transmisión larga" ya no es válida. Además, ¿qué utilizas para el Dk en ATLC, si estás en una interfaz FR4/aire? No sé - ¿Dk = promedio(FR4, Aire)? Si estás seguro de que las huellas para el receptáculo uFL y el módem están diseñadas para 50 ohmios para tu sustrato, puedes ponerlas en ATLC y ver qué Dk da 50 ohmios. (Dk debería estar al menos entre FR4 y aire, probablemente más cerca de FR4).

Todo el plano de tierra fuera de los bordes interiores de sus almohadillas de tierra es irrelevante para la impedancia característica, por lo que puede poner alivios térmicos allí a voluntad.

A 1,8GHz, 63mil es una línea de transmisión muy corta, por lo que tus verdaderas preguntas se refieren a la capacitancia y la inductancia de los elementos fijos. Puedes utilizar FastCAP para calcular la capacitancia entre la señal y las tierras, y FastHenry para calcular la inductancia de ida y vuelta(?) . Entonces, sólo hay que mover las cosas hasta que sqrt(L/C) = 50 ohmios.

Answer 3

Su grado_de_libertad restante es la separación entre Trace y los rellenos de tierra circundantes.

Y recuerda que puedes usar DOS vías, o más.

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Utilice su solucionador EM 2_D o 3_D para explorar esto.

He leído (en stackX) que se puede pensar en Vias una inductancia de 1nanoHenry.

Un par de vías puede ser (idealmente) de 1nH/2 = 500 picoHenry.

Sólo te doy ideas.