PCB-HF-Layout-Kritik: Eingang auf meiner Radioteleskop-PCB

Hier sind meine Gedanken und Bedenken, basierend auf viel Übung und Fehlern bei der Entwicklung von 902-928-MHz-ISM-Band-Produkten auf FR4:

1. Ziehen Sie auf jeden Fall Durchgangsloch-HF-Anschlüsse in Betracht, wie The Photon vorschlägt. SMT-Steckverbinder brechen leicht ab, wobei ein Teil oder alle Pads mitgenommen werden, und streifen oft eine beträchtliche Menge der Mittelspur ab. Die eingebetteten Durchkontaktierungen bieten wenig zusätzliche Festigkeit: Sie sprechen von einigen Tausendsteln plattiertem Kupfer, die den äußersten Rand des nur wenige Tausendstel dicken Pads greifen. Die Zeit, die Sie für das Ausfräsen von Freiräumen aufgewendet haben, zahlt sich aus, wenn das Kabel zum ersten Mal hart gezogen wird ... nur das Kabel muss ersetzt werden. Ich weigere mich, SMT-Steckverbinder für irgendetwas zu verwenden, harte Erfahrung bringt mich dazu. Eine Alternative zu vertikalen oder pagodenartigen Steckverbindern sind die kantenmontierten Varianten. Diese haben keine Befestigungslöcher und sind "Surface Mount", sondern sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite verlötet. Ich habe noch nie eine davon gebrochen oder von einem Brett gezogen.
2. Das Heizplattenlöten sowohl der kleinen HF-Komponenten als auch der großen Steckverbinder überhitzt wahrscheinlich die kleinsten Komponenten, während darauf gewartet wird, dass sich die großen Messingsteckverbinder ausreichend erwärmen, um zuverlässig wieder zu fließen, insbesondere der Mittelstift, der in all dem Messing vergraben ist und Leiterplatte. Betrachten Sie das Löten mit Heizplatte nur für kleine SMTs und löten Sie dann alles Große von Hand. Thermische Entlastungen in Ihren Pads sind immer eine gute Idee für einen gleichmäßigen und zuverlässigen Lotfluss. Ich verwende sie an HF-Anschlüssen für 902-928-MHz-Karten ohne negative Auswirkungen. ihre Anwesenheit ist nicht messbar. Der dünne Abstand muss nur das von Ihrem PCB-Anbieter geforderte Minimum sein, und Sie können mehrere thermische Beine verwenden. Durchkontaktierungen in den Erdungspads der Anschlüsse erschweren das Löten der Anschlüsse.
3. Ihre Schätzung von 1 % Impedanz ist sehr optimistisch. 5 % sind mit FR4 möglich, wenn Sie ein paar Platinenrevisionen aufwenden können, um Leiterbahnbreiten, Materialien und den Herstellungsprozess zu optimieren, bis Sie das richtige Rezept erhalten. Ansonsten sind 10 % eher der De-facto-Standard für die Standardprozess-PCB-Fertigung eines Anbieters. Denken Sie daran: a. Dass der zum Laminieren der Platte verwendete Pressdruck einen erheblichen Einfluss auf die fertige Schichtdicke haben kann, insbesondere wenn die Schicht aus Prepreg besteht. Versuchen Sie, Kernmaterial für die Schichten mit kontrollierter Impedanz zu verwenden, da es nicht so stark von Druckschwankungen beeinflusst wird. b. Die Position Ihrer Leiterplatte in der großen Fertigungsplatte (in der Mitte vs. am Plattenrand) ändert den Laminierdruck, ebenso wie ihre Position beim Stapeln verschiedener Leiterplatten, die alle gleichzeitig laminiert werden. In Zusammenarbeit mit einem PCB-Anbieter ließen wir HF-Testcoupons in der Mitte und an den Ecken laufen und stellten signifikante Unterschiede fest. c. Die Toleranz der Leiterbahnbreite wird von Ihrem PCB-Anbieter basierend auf seiner Erfahrung mit seinem Ätz- und Plattierungsprozess angegeben. Berechnen Sie die Auswirkung der minimalen/maximalen Leiterbahnbreite auf Ihren Wellenwiderstand. Breitere Spuren reagieren weniger empfindlich auf die Schwankung der festen Spurbreite. d. Die Dielektrizitätskonstante von FR-4 eines einzelnen Herstellers kann von Charge zu Charge und abhängig vom Glas/Harz-Verhältnis des in jeder Schicht verwendeten Prepregs oder Kerns erheblich variieren. Breitere Spuren reagieren weniger empfindlich auf die Schwankung der festen Spurbreite. d. Die Dielektrizitätskonstante von FR-4 eines einzelnen Herstellers kann von Charge zu Charge und abhängig vom Glas/Harz-Verhältnis des in jeder Schicht verwendeten Prepregs oder Kerns erheblich variieren. Breitere Spuren reagieren weniger empfindlich auf die Schwankung der festen Spurbreite. d. Die Dielektrizitätskonstante von FR-4 eines einzelnen Herstellers kann von Charge zu Charge und abhängig vom Glas/Harz-Verhältnis des in jeder Schicht verwendeten Prepregs oder Kerns erheblich variieren.
4. Die Charakterisierungsspur ist nur auf den vertikalen Segmenten genau, Ihre tatsächlichen Leiterbahnen sind jedoch hauptsächlich horizontal. Die Kett-/Schussrichtung des FR4 kann je nach Leiterbahnrichtung messbare Unterschiede in der Impedanz verursachen, wenn auch weniger, wenn die Frequenz abnimmt. Sie sagen nicht, ob Sie einen TDR oder VNA verwenden, um die Impedanz zu messen, aber beide sollten mit einer einfachen Spur auf der ganzen Linie gut auskommen. Wenn Sie eine längere Spur wünschen, schlangen Sie die geraden Teile in horizontaler Richtung statt in vertikaler Richtung. Versuchen Sie, T2-A nach oben und T2-B nach unten zu verschieben, damit dies bei Bedarf besser funktioniert.
5. Achten Sie auf Kopplung zwischen parallelen HF-Spuren. Ich weiß nicht, ob die verschiedenen Quellen immer eingeschaltet sind. Wenn eine Quelle nicht ausgewählt ist, wird sie vom SP6T-HF-Schalter zurückreflektiert, was zu stehenden Wellen und möglicherweise unerwarteten Ergebnissen führt.
6. Sorgen Sie für eine Metallabschirmung, um den Stromkreis einzuschließen.

Bei einem früheren Arbeitgeber galt es als bewährte Praxis, 2 oder 3 RC-Filterstufen in die Steuerleitungen jedes Schalters einzubauen, um eine Rauschkopplung in das Ausgangssignal durch die Schaltersteuerleitungen zu verhindern. 700Hz Eckfrequenz oder so ungefähr.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Aus schematischer Sicht sehen Sie ein wenig Licht auf Bypass-Kondensatoren und Filterung. Wie sauber sind die 3,3V-Versorgungsschienen?

Vom Layout her sieht es ganz gut aus. Denken Sie daran, dass Übertragungsleitungen für kurze Läufe im Vergleich zur Wellenlänge nicht wirklich effektiv sind, also sind Sie dort wahrscheinlich in Ordnung.

Möglicherweise möchten Sie den Anschlüssen eine thermische Freigabe hinzufügen.