Hallo Allerseits, ich habe in einem Design ein Via in einer Microstrip-Antennenanbindung an dem ich ca. 1,5dB verliere. Ich denke das müsste besser gehen. Ist eine 1mm FR4, Via ist 0,3mm gebohrt. Ich finde nur sehr wenig Informationen zu diesem Thema. Eigentlich nur das hier bisher: http://www.coe.montana.edu/ee/lameres/vitae/publications/a_thesis/thesis_002_msee.pdf - hat jemand einen Tip für mich? Gruß, Nikias
Hallo Nikias, ein Via ist auch immer eine Stoßstelle an dem ein Signal reflektiert wird. Je kleiner die Wellenlänge desto größer ist die Stoßstelle bei gleichem Durchmesser. Wie stark die Reflektion, ergo Verluste, sind, kann man zwar messen, aber an einer Berechnung wäre auch ich interessiert. Wenn Du ein Strip hast bei dem ein Lagenwechsel stattfindet, so müsstest du auch eine Anpassung an die Impedanz des Vias machen und vom Via wieder zurück an die Strip. Damit wäre eventuell die Stoßstelle "vermeidbar". Wenn aber durch das FR4 das Signal in die LP eindringt hast du natürlich einen Verlust der nicht mehr zu kompensieren ist!
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Hast du deine Leiterbahn impedanzkontrolliert? Wenn du es nicht mit deinem PCB Hersteller abgesprochen hast, dann wirst du wohl um einen Netzwerkanalyzer nicht herumkommen (VNWA). Ein Via stellt (neben der Impedanzänderung aus geometrischen Gründen) hauptsächlich eine Induktivität von einigen nH dar. Im Endeffekt ist es immer günstig Vias (im Signalpfad) zu vermeiden. Wenn das nicht geht, muss man sich halt impedanzkontrolliert durchschlagen. Antennen auf FR4 kann man so gut wie nur empirisch machen. Ohne NWA ist das halt ein pures Ratespiel. Wenn du bei einem Poolfertiger machen lässt, dann wirst du immer nacharbeiten müssen. Das ändert sich da meist von Batch zu Batch und von Platine zu Platine. Klar geht es auch so (aka RFMxxx Module) aber wenn du um 1.5dB kämpfen willst, dann musst du jede Platine einzeln anpassen oder eben wo bestellen wo sie das im Griff haben. 2.4 GHz sind jetzt nun auch nicht die Welt aber wenn du Geld hast leiste dir Rogers Basismaterial ... das ist genau für sowas gemacht. 2,4GHz auf FR4 sind immer eine billige Notlösung!
@123: Das Teil ist schon in der Serienproduktion. Der (Deutsche) Platinenfertiger hat strikte Anweisung nur dieses FR4 Material zu verwenden. VNWA, Messsender und Powermeter sind vorhanden. Die 1,5dB sind damit gemessen. Die Zuleitungen sind recht genau 50Ohm. Mein Problem ist derzeit, dass ich nicht weiß, in welche Richtung ich das Via oder die Umgebung verändern sollte. Ein Via kann ich auch schlecht bei mir auf dem Labortisch erzeugen. Um Fertigungs-Iterationen zu sparen, würde ich gerne zunächst theoretisch wissen, in welche Richtung es gehen müsste. Gruß, Nikias
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>Die Zuleitungen sind recht genau 50Ohm.
Auf beiden Seiten?
Dann setze doch einfach zwei oder drei solche Vias nebeneinander, um
die Induktivität zu reduzieren.
N. K. schrieb: > @123: > > Das Teil ist schon in der Serienproduktion. Der (Deutsche) > Platinenfertiger hat strikte Anweisung nur dieses FR4 Material zu > verwenden. Das heißt du kennst deinen epsilon_r + tan_delta genau? Bei FR4 ist das ziemlich kompliziert, weil die Glasfaserbündel nicht immer an der gleichen Stelle liegen. Wenn deine Leitung zufäll mal über einem Glasfaserbündel läuft, dann ist das was anderes als wenn sie über einem mit Epoxidharz gefüllten Teil läuft. 2.4GHz auf FR4 ist ein rechter Blindflug ohne Impedanzkontrolle. Da muss der Hersteller seinen Prozess schon im Griff haben. > VNWA, Messsender und Powermeter sind vorhanden. Die 1,5dB sind damit > gemessen. Die Zuleitungen sind recht genau 50Ohm. Also du misst in deine Leiterbahn genau 50 Ohm rein? Mit welcher Genauigkeit misst du denn? (Und wie genau kann dein Power Meter messen?). Kannst du einen Messfehler ausschließen? Sieht der Sender wirklich genau die geforderten 50R am Ausgang. Die und nur das? > Ein Via kann ich auch > schlecht bei mir auf dem Labortisch erzeugen. Um Fertigungs-Iterationen > zu sparen, würde ich gerne zunächst theoretisch wissen, in welche > Richtung es gehen müsste. Ich würde halt mir Testplatinen machen lassen. Eurokarten voll mit Vias verschiedenem Durchmessers. Zusätzlich würde ich mal an mehreren Tagen eine solche Platine bestellen. Dann kannst du mal überprüfen, wie gut der Herstelelr die 50R Impedanzkontrolle kann.
Es gibt da ein Programm, mit dem man alle möglichen Einflüsse von Vias sehen und berechnen kann. Ich glaube es bei Dave Jones gesehen zu haben. Vielleicht findest du ja dadurch neue Ansätze?
Hallo, ein Via ist primär eine Serieninduktivität von ein paar nH. Das sollte man, wenn es irgendwie geht, im HF-Pfad vermeiden. Die Materialschwankungen sind für Leitungen meistens tatsächlich nicht so tragisch. Man kann sich das anschauen in dem man in der Simulation das Epsilon_r mal von 4.2 bis 4.8 sweept. Das ist in etwa der Bereich, in dem sich FR4 bewegt. Das Problem mit dem Via kann man analytisch zwar sicher angehen - aber es wird von der Lösung her schlechter und länger dauern als mit einem guten Simulationsmodell und ggf. einem EM-Solver den Übergang zu optimieren. Ein größerer Viadurchmesser wird eine kleinere Induktivität erzeugen. Je nach Lage der Massefläche müsste man mit dem Isolationsring noch etwas spielen. Man kann auch das Via mit 4 GND-Vias umgeben (sieht aus wie die 5 auf dem Würfel) um eine quasi-Koax Struktur zu bauen. Das habe ich erfolgreich auf hochpermeabler Keramik bis 67GHz gemacht. Wenn das Signal direkt an/in die Antenne geht, kann man auch über eine Koppelstrukturen nachdenken, die ohne Vias durch das Substrat geht. (Apterturkopplung oder Patch gekoppelte Patch-Antennen fallen mir spontan ein. Leitungskoppler u.ä. geht meistens nicht, wenn das Substrat dicker als ein paar 100um ist.) Viele Grüße, Martin L.
Martin Laabs schrieb: > ein Via ist primär eine Serieninduktivität von ein paar nH. Das sollte > man, wenn es irgendwie geht, im HF-Pfad vermeiden. Aber wenn die Leiterbahn auf 50 Ohm gemacht ist und der Sender am Ausgang 50 Ohm sehen will, dann dürfte doch das Via keinen Einfluss haben oder ?
[q]Das heißt du kennst deinen epsilon_r + tan_delta genau? Bei FR4 ist das ziemlich kompliziert, weil die Glasfaserbündel nicht immer an der gleichen Stelle liegen. Wenn deine Leitung zufäll mal über einem Glasfaserbündel läuft, dann ist das was anderes als wenn sie über einem mit Epoxidharz gefüllten Teil läuft. 2.4GHz auf FR4 ist ein rechter Blindflug ohne Impedanzkontrolle. Da muss der Hersteller seinen Prozess schon im Griff haben.[/q] Die Impedanzkontrolle macht der Hersteller aber meines Wissens nach auf einem Coupon irgendwo auf dem Panel, d.h. ist es fraglich, ob man Effekte durch das inhomogene Material so findet. Was hilft ist Gewebe zu wählen, das möglichst homogen ist. Es gibt hier http://lc.cray.com einen freien 3d Field Solver, das wäre eine Chance was zu simulieren. Meine Erfahrung bisher ist (auf Boards mit vielen Lagen/Versorgungsflächen), dass die Vias eher sogar zu kapazitiv sind. Wenn durch das Via die Referenzlage gewechselt wird sollte auch ein/mehrere GND Vias in der Nähe helfen.
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