50 Adaptación de la impedancia con señales a través de vías

Question

Estoy trabajando en una placa de IoT y está todo dispuesto (LTE, GPS, BLE, WIFI - 30mm x 30mm -- MUY APRETADO).

Como concesión de diseño, tengo que utilizar vías para enrutar algunas de las señales de RF. No hay otra forma de mantener la placa tan pequeña.

He igualado la impedancia y sintonizado varias placas de RF. Estoy usando el mismo material de PCB, así que estoy seguro de que las 50 trazas serán correctas. Y tengo un VNA para sintonizar la red de adaptación a la antena.

Sin embargo, ¿qué ocurre cuando los 50 trazos chocan con una vía?

¿Existe una ecuación conocida para la adaptación de la impedancia a través de las vías?

¿Debería preocuparme si los rastros son de 50?

Tengo una red de adaptación desde la salida de la señal en el CI hasta la antena, así que ¿es un punto discutible? ¿Sólo tienes que usar la vía que quieras y corregir la impedancia en la red de adaptación?

Answer 1

Sin embargo, ¿qué ocurre cuando los 50 trazos chocan con una vía?

La vía puede actuar como una discontinuidad capacitiva o inductiva en la línea de transmisión. Hará al menos una pequeña reflexión.

Por debajo de 1 GHz, esta discontinuidad suele ser demasiado pequeña para preocuparse de ella, a menos que se haga algo como un trabajo de radar de precisión. Por encima de 5 GHz, generalmente querrás diseñar cuidadosamente tu vía para mantener la adaptación de la impedancia lo mejor posible. 1-2 GHz es una especie de terreno intermedio desordenado en el que podrías salirte con la tuya con una vía no emparejada y podrías no hacerlo. Así que probablemente al menos deberías hacer un esfuerzo para diseñar una vía emparejada.

En primer lugar, hay que minimizar las vías de acceso. Si puedes, hazlo desde la capa superior a la inferior, no desde la capa 1 a la 3, por ejemplo. Si no puede, espere una discontinuidad capacitiva de la vía. Es posible "taladrar" la vía para eliminar la mayor parte del stub, pero esto probablemente no se justifica a 2,5 GHz.

En segundo lugar, si no estás enrutando entre capas que comparten un plano de tierra (por ejemplo, la capa 1 y la capa 3 pueden utilizar la capa 2 como su plano de tierra, pero la capa 1 y la capa 8 no), entonces asegúrate de que hay una ruta cercana para que las corrientes de retorno se muevan entre los planos de tierra de las dos capas de señal. Una vía de tierra cercana está bien. Dos o tres es incluso mejor. Si una de las capas utiliza un plano de potencia como referencia, coloque un condensador de derivación para esa red de potencia cerca de su vía.

En tercer lugar, puedes utilizar una herramienta como la Saturn PCB tool (búscala en Google) para diseñar el diámetro de la vía y el diámetro del antipad a su alrededor a medida que atraviesa los planos de potencia y tierra, para dar a la vía una impedancia característica que coincida con tu línea.

¿Existe una ecuación conocida para la adaptación de la impedancia a través de las vías?

Existen al menos fórmulas heurísticas. Se pueden utilizar herramientas como Polar o la herramienta Saturn PCB para encontrar la impedancia característica de la vía, que depende principalmente del diámetro de la vía y del diámetro del antipad.

¿Debería preocuparme si los rastros son de 50?

Con una longitud de traza de 15 mm y 2,5 GHz, tienes más de 1/10 de longitud de onda en la traza. Probablemente es una buena idea hacer trazas de impedancia controlada, pero probablemente no será demasiado crítico conseguir todo exactamente.