Всем привет. Начал понемногу разбираться в СВЧ технике, дело дошло до трассировки ПП и наткнулся на некоторые особенности которые неуказанны в литературе, со временем их накопилось на целый список, поэтому и решил создать тему тут для того чтобы во всем разобраться.

1. Есть, допустим, микросхема усилителя у которой СВЧ пад окруженный GND падами. Бывает что ширина СВЧ пада меньше чем расчетная ширина копланарного полоска или наоборот вопросы: Как сделать переход от полоска в пад? и Влияет ли расстояние между GND и СВЧ падом на импеданс?


2. Какая может быть максимальная длина копланарного полоска в принципе? Где-то читал что 1/4 длины волны, это так? Что будет если превысить максимальную длину( если она есть)?

3. Бывает, что в полосок нужно вставить DC Block кондер, пады которого шире и выступают за полосок даже если (0402) и в земляном полигоне в этом месте появляются неоднородности. Как быть в этом случае? Оказывает ли это влияние на импеданс?


4. Если требуется разделить сигнал на две антенны разумно ли использовать делитель Вилкинсона на одной микросхеме?
http://electronix.ru/redirect.php?https://...aSheet_RevB.pdf

Там на 4 странице даташита указана схема трассировки. Не совсем понимаю как идут выходные линии передачи и можно ли их так разводить?


5. На что влияют и в чем проводить симуляцию S параметров. Подскажите пожалуйста литературу по этому вопросу, буду очень благодарен.

6. Как лучше проводить поворот полоска? Во всей литературы которую я читал указано, что главное чтобы радиус изгиба был R>3W, ширина проводника и в целом, чем больше радиус тем лучше. Также видел повороты на 90 градусов при помощи "среза" внешнего угла згиба, но я видел такое только в микрополосковых линиях передачи, в копланарной я такого не встречал. Вопросы: Можно ли делать поворот на 90 при помощи "среза" внешнего угла, и если можно то в чем лучше проводить расчет такого поворота? И имеет ли место быть то, как я развел?
Также бывает нужно завести микросхему "саму на себя" возможно




7. На плате присутствуют усилитель мощности (1Вт) на передачу и МШУ на прием. Устройство работает в полудуплексном режиме и усилитель на передачу включается только во время передачи. Вопрос: нужно ли делать дополнительный шилд (экран) вокруг передающей части или достаточно разнести их на расстояние?

8. Можно ли использовать FR-4 для диапазона 2.4 ГГц? Или обязательно использовать "роджерсы" и прочие ламинаты?

9. Какой формы желательно использовать пады? И на что влияет их форма?

П.С. Тему создаю тут, так как это не совсем вопросы по трассировке. Знаю что в примерах картинок земляной полигон без виасов, я знаю что они должны там быть. Я сделал "пустой" (бессмысленный) проект в котором постарался сделать так чтобы встречались все мои вопросы. Знаю что вопросы тут по большей степени глупые, но найти ответы на них самостоятельно я не смог, поэтому прошу помощи тут. Буду рад если кто-то "тыкнет" в уже похожую тему или подходящую литературу для новичков. Заранее всем спасибо, кто откликнется.

Земляные виасы неправильные, не СВЧовые. Об остальном потом...

Да в СВЧ виасы с термобарьерами это редкость и особенность, в отличие от более низких частот. По этому лучше сразу забыть про термобарьеры для СВЧ. Да и стрип линии у вас никак не 50 Ом к паре 50 Омных SMA. Разводка во многом по другому делается. И укажите какие частоты у вас. Еще разводку нужно проверять в MWO, там много чего почерпнуть для ВЧ, СВЧ трассировки.

Длина копланарного полоска согласованного может иметь большую длину, только потери нужно учесть и влияние окружения. 1/4 длины волны, это сдвиг фазы сигнала на 90гр если не учитывать епсилон материала, Также часто используют 1/2 длины волны, например чтобы при высоком ксв иметь наименьшие потрери сигнала. С радиусами изгибв лучше, так как обеспечивают меньше потерь при отражении.

FR-4 для диапазона 2.4 ГГц использовать можно, но понимая и желательно на коротких участках. На тестовых платах, в серийных изделиях специально подбирают ламинаты FR-4 так как их оч много разных. Основная причина их проблемы что они работают с постоянным эпсилон ~ до 1 ГГц или меньше. А далее если епсилон для кажной платы в разных местах различен то не получить стабильных параметров даже в малых сериях. Можно конечно идти на компромис и мириться с потерями, нестабильностью часто китайцы так и делают в погоне за низкой ценой. Тут нужно понимать что преследуется.

Так тема оч ёмкая, желателен курс по линейным/нелинейным цепям, электродинамики, свч устойств и др. подобным предметам. Галопом на форуме нужных компетенций набрать проблемно. Знаю многих таких кто разводит СВЧ платы без должного образования. Это печально наблюдать то одни проблемы то другие.

Про термобарьеры я знаю, это из-за того что это просто тестовый проект, и я не успел задать правила в альтиуме. Понимаю что только на форумах не стать гуру СВЧ, но начинать с чего-то нужно. По поводу не 50 омной линии к сма, больше скажу тут все линии не считанные, как я и говорил выше это пример.
А вот по поводу "разводка во многом по другому делается" можно по подробнее?

Читайте для начала литературу по СВЧ, которая есть на сервере форума или просто "загуглите". На разъяснение "азов" нужно немалое время, которого у большинства участников форума просто нет.
1) Линии передачи (рассчитанные) могут быть любой длины (нужно учитывать потери). А линии передачи определённой длины и размеров имеют определённые свойства (какие есть в литературе), чем и пользуются при создании схем.
2) "Правильные" повороты на 90 град. рассчитываются (а проще моделируются в MWO) определённым образом, "гуглите"
3) Нельзя СВЧ сигнал с микросхем выводить с устройства через НЧ разъём (как у Вас на предпоследнепй картинке). Для этого существуют ВЧ разъёмы, их и надо использовать.
4) Про термобарьеры уже сказанно.

5) По поводу делителей. На ВЧ нужно использовать развязанные делители - это верно (например указанные Вами Вилксоны). Но делителей существует много видов и исполнений. В интегральном, микрополосковом и т.п. "Гуглите"

Смотрите тему с "мишками". Анализируйте трассировку и делайте выводы.

Совет №1: пады компонентов, мЕньщие по ширине, чем копланар, надо утапливать полностью в копланаоной линии, не оставляя выступов пада, но не нарушая требования даташита.

разрешите немножко потеоретизировать в силу начитанности. Может профессионалы и мои представления поправят.

никак. паять как в примерах производителя. согласовывать с полупроводниковыми компонентами около пада бесполезно. если микросхема уже 50-ом согласованная с выводами под копланар, то маленький скачок на еще меньшей дистанции до 50ГГц ни к чему существенному не приведет просто по правилу трансформации сопротивлений. Если полосок механически не помещается под пад... ну на вашей картинке вполне приличный пример. надо избегать углов, делая экспоненциальные прееходы, ну как минимум закругления. К сожалению сейчас не смог найти технологических рекоммендаций на пропорции радиусов закруглений...если дом ана н компе найду, прикреплю.


логика подсказывает, что всецело зависит от микросхемы. если только вы не заводите землю под брюхо с 5-микронным зазором до полоска... но вы же так делать не будете?


любая. но делая полоски между несогласованными каскадами меньше четвертьволны вы убережете себя от излучений в режиме "резонансной антенны". делая кратно четвертьволны сможете играть с фазой и соответственно отражением от несогласованного каскада в нужную вам сторону, собственно уже сказано.


ммм... я бы взял симулятор и посмотрел правильно ли работает кондер. любые короткие разовые нарушения порядка волновода до 20 гиг, кроме разрывов, ни к чему плохому не приведут. напирмер interdigital кондеры многие считают вообще в приближении без боковых земель - только комбинация последовательной и двух шунтирующих емкостей на землю под подложкой.
Главное правило - что бы вы ни делали с копланаром - делайте это всегда симметрично с точностью до микрон. Иначе полезут паразитные моды, начнет плясать импеданс, линия начнет излучать.


незначительное. Видите ли - там отодвинута земля, чтобы поместился кондер. Но рпи этом уменьшается шунтирующая емкость. Поэтому импеданс возвращают на место, увеличивая пады в ширину. Но по большому счету, если там всего один кондер, то можно и без таких ухищрений. Страшные вещи начинаются, когда линия становится периодичной (пяток кондеров, выводов и прочих нарушений один за другим) и в линии появляются брегговские эффекты с искажением дисперсии и появлением диких скачков фазы.


Whynot? И еще по ферритовому изолятору на каждую.


если полоски, в любом электромагнитном СВЧ софте.


См. ответ выше про симметрию.
Да, поворот копланара на 90 градусов возможен. Но это чисто научное искусство. Надо компенсировать фазу в зазоре, а это не так то просто. Впрочем, на симуляторе можно разработать модели с синхронным поворотом фазы, подгоняя компенсирующий паразитную емкость.... Но крутой, да и вообще любой поворот - это всегда потери. даже плавно изогнутая линия всегда немножко излучает просто в теоретических выкладках, т.е. это закон.


они же не работают одновременно? впрочем, экран никогда не повредит - откройте любой мобильник. а прототипы вообще часто собирают отдельными блоками, разделенными замкнутыми переборками.



Строго говоря - нет, т.к. АФАИК параметры ФР-4 определены до 1ГГц. Нестрого говоря - получаете данные от поставщика, и если потери и прочие технологические нюансы вас устривают, то почему нет?


формы ног, по возможности. на паразитные емкости.


а как вы это определили? мы же не знаем под какую подложку разведено.

Вот здесь тоже есть немного советов:
https://www.microwaves101.com/encyclopedias...-rules-of-thumb

МПЛ в плате, над земляным полигоном, да еще залитая по краям, излучает крайне мало. В пассивном устройстве крути как хочешь.
Другое дело, если на плате усилитель. Тогда возможны наводки с любых, даже прямых МПЛ. Сразу надо обговорить, что усиление до 10 дБ от загиба полосков зависит мало. От 10 до 20 надо избегать сильных поворотов. От 20 до 30 дБ уже трясутся над каждым мм. Свыше 30 и до 60 дБ требуют введения поглотителей между каскадами, помимо очень правильной конфигурации МПЛ. Свыше 60 дБ моноблочный усилитель на СВЧ почти невозможен. Невозможно выполнить экранировку - самовозбуд гарантирован.

Еще встал вопрос, стоит ли открывать маску по длине полоса? на частотах до 3 гиг

И да и нет. Все от требований зависит. Если требуется какая либо подстройка, то это удобно но тогда и часть земляного полигона открыть желательно, а так можно и закрыть маской, так как ее влияние мало на коротких расстояниях.

Нет. Надо будет - вскроете вручную, но требуется редко. И вообще: до 3Гиг - не СВЧ.

Совет №2: Отказаться от классических принципов трассировки: изломы 45 И 90^o. TopoR рулит

В свое время столкнулся с этим вопросом, там как вскроете начинается конкретный геморрой.
Открытую медь оставлять нельзя, окислится и попортит все параметры.
Покрывать слоем олова плохо, тоже сильно влияет на параметры
Покрывать слоем золота с никелем еще хуже, там начинается вообще веселуха.
Покрывать слоем серебра результаты лучше, но само серебро плохо смачивается
после нагрева печатной платы, и монтажа, и надо с платами обращаться довольно
аккуратно, не оставлять на свету, не оставлять на воздухе, не греть.
Лучше всего некое органическое покрытие согласно литературы, но его еще
надо раздобыть, не все заводы делают.

Так что пока все под маской радуйтесь жизни.

отстали лет на 15 если не более, иммерсионное серебро с органикой давно как используется. Поинтересуйтесь. Но тут до 3 Гиг, это не СВЧ.

извиняюсь за оффтопик.
а не расскажите, как сочетаются покрытие органикой, outgassing, космос?
любопытно до чесотки в локтях.


а, и вот кстати!

на печатных платах до 0,1 Вт - да, я согласен - это ещё не СВЧ
но на мощностях выше 10 Вт и выше 1 гига - это однозначно СВЧ, хоть на печатных платах, хоть нет.
или у вас другое мнение?

это он целенаправленно слои разводит близко к прямому углу в перекрестиях, или просто на рекламных картинках так получилось?
А выравнивание фазы в параллельных линиях он при этом делает? или как загогулина повернется...

Мощность то тут какое отношение к делу имеет? Тогда уж давайте и чувствительность тоже рассмотрим в ключе СВЧ не СВЧ....

Это я образно выразился. Конечно, имелось в виду скругление углов, но не в Топоре, а в любом САПР.

Совет №3: Если копланар или микрополосок переходят на меньшей толщины пад или линию, который(ую) нельзя "поглотить", используйте плавное уменьшение ширины без углов, выступов и впадин.

я понимаю потери в 50% в маломощной нелицензируемой бытовухе, но не в промышленных решениях.

ззы. может тогда и микроволновки aka СВЧ-печи тоже переименуем, потому что они "меньше 3 Гиг"?

я вот не знаю, многие люди считают что на полосках углы как раз лучше подрезать, или вырезать квадратик ступенькой с внешней стороны, если литография позволяет. Рулы-тумбы по моему на 101 лежали. Что-то я так не енашел свою презенташку дома в сети гуляют коллекиции рекомендованных размеров для компенсации емкости. Но вот с копланаром сложнее.

по поводу совета #3, я читал, что лучше делать выпуклый радиус (как на картинках), или экспоненту. По аналогии с трансф. Клопфенштейна. можно ина глаз - в основном первый минимум согласования будет чуток плавать. Прямые линии требуют полной длины волны отрезка.

Хотя название микроволновок и исторически-обосновано... я бы все-таки, как феритчик потребовал термин СВЧ опустить хотя-бы до полутора ГГЦ. Я конечно понимаю, что полупроводники и диэлектрики в разных инкарнациях за последние десятилетия неплохо подтянулись, но все-таки физика осталась та же.

По поводу СВЧ - не СВЧ уже давно всех успокоили в одной офтопной теме.
Новая тенденция сводит диапазоны ВЧ, СВЧ и КВЧ к термину СВЧ-электроники по общности принципов конструирования, в т.ч. и печатных плат.
Так что для топикстартера этот термин актуален, но не на столько, чтобы слишком заморачиваться.

2.4 ГГц имеет длину волны 12 сантиметров в воздухе и 6 сантиметров внутри FR4. Поэтому больших требований к трассировке не предъявляет.

Для вас начинающих наверное так. Для любого с мало-мальским образованием в RF никак нет. Поскольку глупо говорить о длине волны; умно говорить о половине, четверти лямды и тд опираясь на теорию линейных цепей вначале, затем понимая разницу между сосредоточенными параметрами и распределенными двигаясь к смиту. Далее электродинамика и понимание того, что внутрь FR4 вы никак не движитесь а только на поверхности своей стрип линии со своим скин эффектом. Потом вдруг узнаете, что епсилон диэллектрика никак не около 4 для вашего FR-4 для этих частот 2.4ГГц и по вашей рекомендации без больших требований к трассировке челы делают лажу, особенно если измерять, померять нечем. Таких скоростников пофигистов встречал много раз, а их советов еще больше. Смотрится все печально, нет образования в FR, нет опыта в RF проектировании, никогда не видел анализатора, векторника, нефиг советы давать.

1. Есть, допустим, микросхема усилителя у которой СВЧ пад окруженный GND падами. Бывает что ширина СВЧ пада меньше чем расчетная ширина копланарного полоска или наоборот вопросы: Как сделать переход от полоска в пад?
Вот тоже хотелось получить на этот вопрос исчерпывающий ответ.

Тут нужна конкретика, какой чип, какие частоты, и тд. Затем производитель всегда имеет AN и рекомендации. И как правило есть киты, где есть реализация таких переходов. Ну и без проектных СВЧ кадов и опыта, мне кажется не реально делать оптимальные проекты, которые затем потребуют серитификации и серийного выпуска.

А если брать по способам перехода, если не представляется возможным добиться необходимой ширины линии передачи правильным выбором материала подложки и т. д. Просто делается из чего есть. Целесообразно ли использовать например переход по экспоненте или ступеньки(трансформатор). Речь не идет о серийном выпуске и т.п. Частоты 5-6 ГГц. Посоветуйте пожалуйста практические решения и хоть какую-нибудь полезную литературу(такое ощущение, что по СВЧ никто писать книг не хочет((А ещё лучше что можно вообще почитать адекватного по проектированию СВЧ.

Если все же цепь моделируете с умом в чем либо и получили нужный результат, то лучше все закрыть. Избавитесь от грязи, грязные пальцы, производство.... Все защищено. И моделирование маски и в реали маска по моему опыту до 24ГГц ничего не рассогласует (выше не измерял, но закрывал и работает) и на разумных длинах не вносит чувствительные потери. Ее толщина10- 30мкм Проверял много раз. По мне с маской куда приятнее работать. А еще приколы производства. Они молча на финише заливают каким то лаком рсв (никого не спрашивая, так их ссср приучил) устройства 10ГГц точно и то что работало без лака работает и с лаком.

Тут надо понимать, что на этом форуме азы Вам объяснять никто не будет. По СВЧ литературы ОЧЕНЬ МНОГО (даже на местном ftp). А вот выбрать из всего того, что написано то, что нужно непосредственно в проектировании и создании конечных устройств - это и есть необходимый опыт. Этот путь Вы должны пройти сами.

действительно. в российских вузах учат много волновой теории и физики компонентов и материалов на СВЧ, но совершенно не дают практической информации, какую вкладывают СВЧистам в американских и британских ВУЗах. В этом и заковыка - получив степень, хочешь устроиться чтобы набраться опыта, а тебя не берут потому что нет опыта. Поскольку в западном мире не так, профессор зарабатывает не меньше чем главный инженер, и профессора остаются в вузах, а многие из компаний идут в вузы, то и уровень их инженерной литературы выше. Поэтому инеженерные книжки надо читать на английском. Т.е. надо запастись терпением и выписывать книжки по кредитке (хотя базовая литература давно отсканена).

1. Ищите, читайте литературу (как советуют, лучше буржуйскую).
2. Проверяйте решения-предложения в любом САПР (MWO, CST, HFSS и т.д.).
Более, менее опыт можно набрать и без реальных устройств, а только моделированием.
Но, полный опыт можно набрать только на реальных устройствах!
И, не думайте (не пытайтесь), что в первой реализации получите полностью работающее устройство.
Всегда, как минимум, приходиться вводить коррекцию в первую реализацию устройства.