Forum: HF, Funk und Felder Wie SMA-Buchse für HF-Gehäuse möglichst reflexionsarm an Mikrostreifenleitung anbinden?


von Guido C. (guidoanalog)


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Hallo,

ich möchte die im Anhang gezeigte SMA-Buchse zusammen mit einer 
zweiseitigen FR-4 Leiterplatten einsetzen (siehe auch 
http://www.te.com/catalog/pn/en/1052902-1).

Mir ist klar, dass ich die Buchse in eine entsprechend dicke Gehäusewand 
einbauen muss und der Mittelkontakt direkt mit der Mikrostreifenleitung 
verlötet wird. Im Taschenbuch der Hochfrequenztechnik (Band 2, K18 3.6) 
steht, dass die Dicke der Dielektrika von Leiterplatte und Buchse "in 
etwa übereinstimmen" sollten. Wenn ich jedoch eine FR4 Leiterplatte mit 
1,0 mm Dicke einsetze wird die zugehörige 50 Ohm Mikrostreifenleitung 
ca. 1,8 mm Breit, d.h. die Breite der Mikrostreifenleitung ist 
wesentlich größer als die Dicke des Mittelkontakts der SMA-Buchse. Wenn 
ich eine FR4 Leiterplatte mit 0,5 mm Dicke einsetze nimmt die Breite der 
benötigte 50 Ohm Mikrostreifenleitung zwar auf 0,9 mm ab, die Dicke der 
Dielektrika von Leiterplatte und Buchse unterscheiden sich jedoch um den 
Faktor 2.

Kennt jemand von Euch ein Buch bzw. eine "Application Note" zu diesem 
Thema? Oder hat jemand von Euch diesbezüglich Erfahrungen bzw. im 
Idealfall bereits Messungen durchgeführt?

Es sollen Signal bis 500 Mhz Bandbreite übertragen werden.

Mit freundlichne Grüßen
Guido

von Purzel H. (hacky)


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Von welcher Frequenz reden wir denn?
0-500MHz ? Dann mach dir mal nicht so viele Sorgen, das passt schon.
9-9.5GHz? Dann schon eher.

von EMU (Gast)


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Das hat mit Dicken nichts zu tun.

Du musst wellenwiderstandstreu bleiben, d.h. das Teflon Stück der Buchse 
gehört vollständig in die Gehäusewand (ggf mit Scalpell kürzen) und dann 
den Mittelpin mit wenig Lötzinn (ist aber bei 500MHz fast egal) auf eine 
auf 50R ausgelegte FR4-Leiterbahn auflöten.

In den hohen GHZ-Bereichen verzichten die Experten auf Zinn und klemmen 
die Stripline auf den vergoldeten Buchsenpin. Hier wäre das aber 
overkill!!

EMU

von EMU (Gast)


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Hier noch ein Bild aus einer kommerziellen Anwendung mit 
Keramiksubstrat, dort baucht es noch kleine Übergangsteile

EMU

von Guido C. (guidoanalog)


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Hallo,

Siebzehn Zu Fuenfzehn schrieb:
> Von welcher Frequenz reden wir denn?
> 0-500MHz ?

aktuell schon.

Der derzeit von mir eingesetzte Verstärker (MAX3665) hat eine Bandbreite 
von 470 MHz. Schön wäre natürlich, wenn ich das Layout bereits so 
gestalten kann, dass ich den Verstärker später, ohne größeren Aufwand, 
gegen einen mit 920 MHz/1900MHz Bandbreite (MAX3266/MAX3267) ersetzen 
könnte. Mehr wird mit FR4 vermutlich schwierig.

EMU schrieb:
> Du musst wellenwiderstandstreu bleiben, d.h. das Teflon Stück der Buchse
> gehört vollständig in die Gehäusewand (ggf mit Scalpell kürzen) und dann
> den Mittelpin mit wenig Lötzinn (ist aber bei 500MHz fast egal) auf eine
> auf 50R ausgelegte FR4-Leiterbahn auflöten.

Mit dem Wellenwiderstand gebe ich Dir natürlich recht. Das A und O ist 
natürlich, dass die Buchse und die Mikrostreifenleitung den gleichen 
Wellenwiderstand besitzen.

EMU schrieb:
> Hier noch ein Bild aus einer kommerziellen Anwendung mit
> Keramiksubstrat, dort baucht es noch kleine Übergangsteile

Interessantes Bild. Allem Anschein nach ist in diesem Bild die 
Mikrostreifenleitung so breit wie der mittlere Anschluss der Buchse. 
Weißt Du, wie Dick die kleine Adapterplatine mit den zwei Schrauben ist? 
Hierbei handelt es sicher um keine FR4 Leiterplatte.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

von Sven B. (scummos)


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Für < 1 GHz kannst du das meiner Meinung nach einfach irgendwie 
festlöten. Das sollte wirklich kein Problem sein.

von Maik (Gast)


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Alternativ gibt es auch SMA Buchsen, die schon einen abgeflachten 
Mitelleiter-Lötkontakt besitzen.
Habe letztens davon noch einige in meiner Musterkiste gesichtet. Der 
Mittelpin ist aber breiter als der in deiner Platine, meiner Erinnerung 
nach etwas mehr als 1mm.

Mein Magen sagt: Die werden wahrscheinlich wie ein Schnitzel vorher 
plattgeklopft....

vg

von EMU (Gast)


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Guido C. schrieb:
> Mikrostreifenleitung so breit wie der mittlere Anschluss der Buchse.

das ist meistens bei den hohen GHz-Werten so

Guido C. schrieb:
> Weißt Du, wie Dick die kleine Adapterplatine mit den zwei Schrauben ist?

0.55-0.56mm ist wahrscheinlich ein Rogers Material

Guido C. schrieb:
> Hierbei handelt es sicher um keine FR4 Leiterplatte.

ganz sicher nicht !!!

google mal nach AppCad dort simd Rechner drin, die Dir für verschieden 
eps-r die Microstrip-Leiterbahnbreite errechnen

Noch eines bei den Gehäusen wie gezeigt ist natürlich auch der Kontakt 
des Alu Gehäuses auf die Platine eine Herausforderung !!

Wie es auch geht sieht man bei minicircuits

EMU

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Den Link zu HP AppCad gibts hier:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltungssimulation#HP_AppCAD

Eine 50 Ohm Leitung auf normalem FR4 ist fast 2,5mm breit. Ich schneide 
das Teflon soweit zurück, (bei dünnen Weissblechgehäusen) dass es mit 
der Wand endet und kürze auch den Stift. Störender sind die 
Befestigungsschrauben links und rechts, wennn man die Buchse nicht nur 
einlötet.

von Purzel H. (hacky)


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Sinnvollerweise nimmt man fuer integrierte HF anwendungen nicht 1.5mm 
FR4, sondern 0.8 mm dickes. Dort ist eine 50Ohm Bahn, dann noch 0.5mm 
breit

von Guido C. (guidoanalog)


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Hallo,

Maik schrieb:
> Alternativ gibt es auch SMA Buchsen, die schon einen abgeflachten
> Mitelleiter-Lötkontakt besitzen.

stimmt, diese Buchsen habe ich auch schon gesehen. Allerdings möchte ich 
ganz gerne die in meinem ersten Beitrag gezeigten Buchsen verwenden, da 
diese schon auf meinem Tisch liegen ;-)

EMU schrieb:
> 0.55-0.56mm ist wahrscheinlich ein Rogers Material

Vielen Dank für die Information. Auch wenn ich kein "Rogers Material" 
verwende liege ich daher mit einer Dicke von 0,5 mm wohl nicht so 
falsch.

EMU schrieb:
> Noch eines bei den Gehäusen wie gezeigt ist natürlich auch der Kontakt
> des Alu Gehäuses auf die Platine eine Herausforderung !!

Dies wollte ich wie im Anhang gezeigt lösen. Ähnlich wie in disem Bild 
von Dir.
http://www.mikrocontroller.net/attachment/234700/SMA_Verbindung.jpg

Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
> Den Link zu HP AppCad gibts hier:
> http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltungssimulation#HP_AppCAD

Ich habe mir das Programm installiert. Leider funktioniert das Programm 
bei mir unter Windows 7 nur dann, wenn ich als Administrator angemeldet 
bin.

Auch ganz praktisch finde ich MMTL
(TNT transmission line modeling software package). 
http://mmtl.sourceforge.net/

Siebzehn Zu Fuenfzehn schrieb:
> Sinnvollerweise nimmt man fuer integrierte HF anwendungen nicht 1.5mm
> FR4, sondern 0.8 mm dickes. Dort ist eine 50Ohm Bahn, dann noch 0.5mm
> breit

Geplant ist derzeit 0,5 mm dickes FR4 Material einzusetzen. Die Breite 
einer 50 Ohm Mikrostreifenleitung ist dort 0,874 mm.

Vielen Dank an Helfer für Eure Unterstützung.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

von EMU (Gast)


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Guido C. schrieb:
> Dies wollte ich wie im Anhang gezeigt lösen. Ähnlich wie in disem Bild
> von Dir.
Aus welchem Material ist das Gehäuse ?

EMU

von Guido C. (guidoanalog)


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Hallo,

EMU schrieb:
> Aus welchem Material ist das Gehäuse ?

ich dachte an Aluminium. Ist das O.K.?

Mit freundlichen Grüßen
Guido

von W.S. (Gast)


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Guido C. schrieb:
> ich möchte die im Anhang gezeigte SMA-Buchse

Genau diese Sorte von SMA-Buchsen ist eigentlich HF-technisch 
außerordentlich blöd. Es gibt auch welche, die für quasi SMD geeignet 
sind. Die sind so gestaltet, daß sie auf den Rand der LP gesteckt werden 
und dort das Buchsengehäuse beidseitig festgelötet wird. HF-mäßig sind 
die viel besser.

Aber wenn du diese Sorte Buchsen verwenden willst, dann verzinne vorher 
das Buchsengehäuse links und rechts neben dem Mittelleiter. Nach 
Einsetzen der Buchse lötest du dort vier Massedrähte an, die dann (je 2) 
auf beide LP-Seiten an die dortige Masseflächen gehen.

Ach ja, auf dem Flohmarkt anläßlich der Hamrad kann man Buchsen kriegen, 
die im groben genau so aussehen, aber anstelle des blanken 
Mittelkontaktes ist dort ein Stück Semirigid-Kabel dran. Die sind 
HF-mäßig deutlich die besten. Man kann das Kabel mitten auf die LP 
führen und dort Außen- und Innenleiter so auflöten, wie man es haben 
will.

W.S.

von EMU (Gast)


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Guido C. schrieb:
> ich dachte an Aluminium. Ist das O.K.?

Dann mache Dir mal Gedanken wie Du eine möglichst gute Masseankopplung 
an die Platine hinbringst. Aluminium bildet rasch Alu_Oxid und das 
leitet bekanntlich nicht.
Ich kenn da nur, dass Leute mit Silberleitkleber arbeiten oder wie bei 
dem Profiteil oben mit Rezessen und Gold-Zwischenlayern.

Vielleicht wissen ja echte GHZ-Experten besseres, denn 500MHZ ist 
eigenlich noch keine richtige Herausforderung.

Was soll das denn am Ende werden ?? ...damit man mal abschätzen kann wie 
kritisch Deine Application werden könnte?

EMU

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Die mechanischen Probleme der Lötverbindung sollte man auch bedenken. 
Der Stift bewegt sich und könnte die Leiterbahn abreißen. Die teuren 
gefrästen Gehäuse sind stabil, aber bei Weißblech ist das eine kritische 
Stelle.

Kommerzielle Fräsgehäuse kann man z.B. hier anschauen:
http://www.telemeter.info/main.php?desc=Fr%C3%A4sgeh%C3%A4use&gid=10000000.100090.109010.0.0&action=articles&spalten=0

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