HF-Layout mit 2- oder 4-Layer-PCB

[Thorsten W. (Gast)]

Hallo Leute,

ich bin gerade an einem Layout mit HF (2.4GHz Nordic IC) und im Zuge der 
Planung, meiner Schaltung, kam die Frage auf, ob es besser 4-Layer sein 
sollten oder ob 2-Layer ausreichend sind?

Desweiteren war die Frage worin Vor- und Nachteile von 2- und 4-Layer 
liegen hinsichtlich HF? Das einzige was mir einfällt, wäre die 
reduzierte Breite von HF-Leiterbahnen gegenüber einem zwei Lagenaufbau.

Viele Grüße

Thorsten

[hdmi (Gast)]

Interessehalber hoffe ich hier auch schon seit gestern auf Antworten von 
HF-Layout-Profis, da sich hier bisher aber noch nix tut versuch ich mal 
anzufangen:

Thorsten W. schrieb:
> ob es besser 4-Layer sein
> sollten oder ob 2-Layer ausreichend sind?

Antwort: Ja ;-)
Ja, 2 Lagen können reichen (viele kleine nRF breakout Boards sind soweit 
ich weiss nur 2-lagig und die funktionieren trotzdem soweit), aber 
4-lagig ist fast immer besser weil du dir dann ordentliche GND- und 
Vcc-Planes leisten kannst, das verbessert auch die Versorgung des 
Analogteils. Ausserdem kannst du dann u.U. eine stripline einsetzen. Bei 
2-lagig wäre eine stripline sehr, sehr breit weil du fast 1.6mm Abstand 
zur GND-Fläche hast. Wenn du 2-lagig arbeiten willst dann solltest du 
einen koplanaren Waveguide (CPW) benutzen. Dabei wird um die HF-Leitung 
herum in einem definierten Abstand eine GND-Fläche aufgebaut und mit 
vias in kurzen Abständen an die bottom-GND-Plane angebunden. Beispiel: 
http://www.cassnewsletter.org/Volume3-Issue2/Technology_News_files/Figure2_1.jpg 
rechte Seite - die vias kann man ruhig noch näher an die Leiterbahn 
rücken als in dem Bild.

Wenn du einen 4-lagigen Aufbau machst würde ich dir folgenden Aufbau 
empfehlen:
L1
GND
VCC
L2

Dann kannst du auf L1 dein HF-Signal als stripline ohne vias zur Antenne 
führen. Solltest du aber mal mit dem Lagenaufbau vom Fertiger 
durchrechnen. Kann sein, dass der Abstand L1<->GND dann auch schon 
ziemlich groß ist und du die stripline auch ziemlich dick machen musst.

Interessieren würde mich hier die Frage, ob aus HF-Performance-Sicht CPW 
oder microstrip "besser" ist, oder ob beide vergleichbare Performance 
bringen. (Und wie sieht es mit striplines im Vergleich zu microstrip/CPW 
aus? asymmetric stripline macht hier auch mit 4-lagigem Aufbau aber 
nicht viel Sinn würde ich sagen.)

Diese Frage ist aber eher akademischer Natur, bzw. spielt eine größere 
Rolle je länger die Leiterbahn wird. Grundsätzlich gilt: So kurz wie 
möglich machen. Daher die Frage: Wie lang soll die Leiterbahn denn 
werden?

[Georg (Gast)]

Thorsten W. schrieb:
> Vor- und Nachteile von 2- und 4-Layer
> liegen hinsichtlich HF?

Das mit der Breite stimmt, bei 1,6 mm wird das sehr ungünstig. Eine 
Möglichkeit wäre, die LP dünner zu machen, bei 0,5 mm wird die Sache 
schon einfacher.

Es gibt gute 2lagige Designs mit einer einseitigen Massefläche. Was 
dabei zu kurz kommt ist die VCC-Versorgung, aber wieviel das ausmacht 
hängt von der Schaltung ab. Bei einem Verstärker z.B. müssen die 
Versorgungsanschlüsse eh abgeblockt werden, oft mit abgestuften 
Kondensatoren mit µF, nF und pF. Da kann man ohne VCC-Fläche auskommen. 
Bei HF im Sinne von Hispeed-Digital-Schaltungen geht das eher nicht, 
aber das ist auch eine deutlich andere Baustelle.

Georg