N'Abend,
demnächst werde ich eine Leiterplatte mit einer ca. 2 cm² großer
"HF-Ecke" für 10 GHz entwerfen müssen und sammle gerade Informationen,
Tipps, Beispiele etc. um einen Einstieg zu finden. Was mir dabei immer
wieder auffällt: Selbstgebastelte HF Platinen sehen immer aus wie die
Vogelnester aus den 50ern oder die ersten handgezeichneten Leiterbilder,
nur mit sehr viel mehr Lötzinn.
Überall rechte Winkel, lange Anschlussbeinchen, Kabel kreuz und quer
über die Schaltungen... muss das so aussehen? Ich habe bisher nur
harmlose Digital- oder Mischplatinen entworfen und diese HF Geschichte
ist für mich noch immer "Magie" wenn man sich Bandpässe, Richtkoppler
etc. als reine layouttechnische Maßnahmen in professioneller Hardware
ansieht, kann ich nur staunen.
Also woran liegt es? Einfach nur aus Kosten- und Zeitgründen? Weil sie
mit dem Edding und nicht mit einem Layoutprogramm entworfen sind?
Dagegen wirken Hobbykellerschaltungen auf Lochraster deutlich
aufgeräumter.
Grüße
P.S.: Was mir auch aufgefallen ist: Werden irgendwo Steuer- oder
Versorgungsspannungen herausgeführt, dann erfolgt das oft über kleine
isolierte Pins oder Schleifen, die weit über die Schaltung oder das
Gehäuse verteilt angebracht sind. Das sind Durchführungskondensatoren,
oder? Ich habe bisher immer Stiftleisten oder mehrpolige Buchsen/Stecker
verwendet. Wann nutzt man was?
Hallo Bastler,
Du willst 10 GHz auf einer Leiterplatte händeln und, wie ich aus deiner
Mitteilung heraus lese, du hast keinerlei HF Know-how.
Mein Rat: lass es.
LG
M.
Martin schrieb:> Mein Rat: lass es.Milli Oschi schrieb:> Vergiss es, so wird das nichts.
Naja, diese Antworten sind imho nicht im Sinne eines Forums.
Immerhin wendet sich der OT an euch um etwas zu lernen.
> P.S.: Was mir auch aufgefallen ist: Werden irgendwo Steuer- oder> Versorgungsspannungen herausgeführt, dann erfolgt das oft über kleine> isolierte Pins oder Schleifen, die weit über die Schaltung oder das> Gehäuse verteilt angebracht sind.
Das liegt daran dass Hobbybastler max doppelseitige Platinen benutzen
und bei HF-Layouts die Unterseite von einer durchgehenden Massefläche
besetzt ist so dass man oben nur einseitig routen und keine kreuzenden
Leitungen machen kann. Das HF-Signal muß in einer Leiterbahn mit
definierter Breite und definiertem Abstand zur Massefläche (damit
defineirter Wellenwiderstand) geführt werden, zum fädeln müssen die
Steuer- und Betriebsspannungsleitungen ran.
>Naja, diese Antworten sind imho nicht im Sinne eines Forums.>Immerhin wendet sich der OT an euch um etwas zu lernen.
Hier ist die Wissensluecke derart gross, dass es eben nichts bringt.
Auch wenn wir seitenweise schreiben wuerden. Fuer 10GHz braucht man
neben dem passenden Substrat, Teflon, Saphir, Keramik, auch noch
passende Simulationsprogramme, Netzwerkanalyzer, usw. Und sowas haben
Leute die so fragen wie der TO nicht.
Milli Oschi schrieb:>>Naja, diese Antworten sind imho nicht im Sinne eines Forums.>>Immerhin wendet sich der OT an euch um etwas zu lernen.>> Hier ist die Wissensluecke derart gross, dass es eben nichts bringt.> Auch wenn wir seitenweise schreiben wuerden. Fuer 10GHz braucht man> neben dem passenden Substrat, Teflon, Saphir, Keramik, auch noch> passende Simulationsprogramme, Netzwerkanalyzer, usw. Und sowas haben> Leute die so fragen wie der TO nicht.
Du hast sicherlich recht.
Andererseits denke ich auch, dass er - und nicht nur er - es nur lernen
kann, wenn er es macht.
Die Messtechnik ist definitiv ein Problem, mMn auch das Größte. Aber da
hilft
ja auch oft, mal hier zu fragen, ob nicht jemand aushelfen kann. Viele
"Profies" haben ja gute Kontakte, zB zu Uni's und EMV Dienstleistern,
die man evtl. auch mal für so ein Projekt missbrauchen kann.
/ironie on
Ansonsten würde ich auch sagen, dass dieses Projekt genau so
aussichtslos ist, wie Schuhe übers Internet zu verkaufen
/ironie off
Grüße
Andreas
asd schrieb:> Noch was: Bei Frequenzen oberhalb 2,5GHz benutzt man eher kein FR4 mehr,> sondern was Hochfrequenz-taugliches wie Teflon-Leiterplatten o.ä.
Noch nichts von PCIe gehört?
Das ist ein Standard-Bus, der im PC herumlümmelt. Da denkt aber keiner
ernsthaft an Teflon-Leiterplatten...
Lothar dir ist bewusst das hier von GHz und MHz die rede ist oder?
PCIe läuft bei den meißten mit 100MHz und das ist nunmal Dekaden von
10GHz weg.
MfG
Tec
Du meinst die Bitrate, nicht die Symbolrate? Und welche Relevanz für das
Thema hat diese Zahl, die einfach die Summe der Taktraten aller 32
Datenleitungen ist?
In der Firma haben wir auch FR4 für Frequenzen bis 7GHz benutzt. Rogers
kam erst für höhere Frequenzen zum Einsatz.
Klar gibt es dann einiges zu beachten, aber es ist ganz klar machbar!
(4-lagige PCBs sind Pflicht)
2.5GHz sind allerdings kein Problem!
Danke für die bisherigen Antworten. Mir kam nach dem Abschicken des
Posts eine leise Vorahnung, dass sich die Reaktionen in diesem Spektrum
bewegen könnten... bin hier im Forum nämlich schon etwas länger
unterwegs.
Also vielleicht nochmal zum Vorhaben selbst: Im Grunde beschränkt sich
die 10 GHz Technik auf eine max. 1 cm lange Mikrostreifenleitung, die
von einer SMA-Buchse zu einem RF Power Detector führt und das war's auch
schon. Alles ab hier ist relativ unkritisch. Das Stück Leitung kann man
sich ja für FR4 passend den Anforderungen berechnen und die Dämpfung
durch das "ungeeignete" Substrat... naja abgleichen muss man die
Schaltung eh. Von daher sollte das auch noch in Ordnung sein.
Teflon/Ro4000 behalte ich im Hinterkopf.
Da die Schaltung aber zuverlässig arbeiten soll und ich nicht auf böse
Überraschungen stehe, frage ich eben vorher mal lieber ganz pauschal
hier nach. Mir geht es erstmal nur um einen Einstieg. Fachliteratur und
erfahrene Entwickler werde ich mir zu gegebener Zeit suchen.
Ich gehe mal davon aus, dass es einem fortgeschrittenen E-Technik
Studenten möglich sein sollte, sich das nötige Wissen anzueignen um
dieses Problem auch ohne bisherige HF Kenntnisse zu lösen.
Grüße
Wir verwenden hier FR4 noch bis ca. 6 GHz, allerdings Material mit 0.5
mm Stärke, um die Leitungen klein zu halten und damit auch die Verluste
durch das Dielektrikum. Für Koplanarleitungen hat sich bei uns 0.8mm
Leitungsbreite und 0.4mm Abstand zur umgebenden Massefläche etabliert.
Die Leitung wird umsäumt von Vias mit 0.3mm Durchmesser zur unteren Lage
(Masse). So bekommt man einen Reflexionsfaktor bei 2.4 GHz um -18 dB und
bei 5.8 GHz um -10 dB (also noch einigermaßen sinnvoll verwendbar).
Für 10 GHz würde ich wahrscheinlich Rogers-Substrat mit 300um Dicke
nehmen. Es gibt auch Hersteller, die machen einen 4-Layer Stapel aus
einer FR4- und obendrauf einer Rogers-Schicht für HF.
Aus eigenen Erfahrungen kann ich für Mixed-Platinen mit HF und anderen
(digitalen) Blöcken eigentlich nur mind. 4-Lagige Platinen empfehlen.
Selbst eine kleine Unterbrechung der Massefläche (z.B. für
Betriebsspannungszuführung) in der Nähe einer Streifenleitung führt zur
einer drastischen Verschlechterung des Verhaltens. Bei 4 Lagen kann man
die oberen beiden für HF benutzen (Signal+Massefläche), und die unteren
für Betriebsspannungsebenen und restliche Signalführung.
Achso, vielleicht noch ein Hinweis: es hat sich bei unseren Experimenten
herausgestellt, daß Edge-mounted SMA-Buchsen (werden direkt an die
Leiterplattenkante gesteckt) ein besseres Verhalten aufweisen, als die
Through-hole-Varianten.
Das Teflon verwendet man vor allem wegen der eng spezifizierten
Dielektrizitätskonstanten, wenn schmalbandige Filter, Richtkoppler u.ä.
gebaut werden. Die Reproduzierbarkeit auf FR4 ist das größere Problem
als die höheren Verluste. Für Breitbandschaltungen, zu denen auch PCI
und andere schnelle Busse gehören, ist das weniger wichtig.
...manchmal muß man ein guter Mechaniker/Feinmechaniker sein weil viele
Baugruppen "spanabhebend" gefertigt werden müssen um dann mittels
Hohlleiter "verrohrt";-) zu werden .Leiterplatten sieht man da eher
selten.Aber das ist ein Bereich für Spezialisten mit Zugang zu
hochwertiger Messtechnik die man üblicher Weise nicht in jeder Funkecke
findet.
Tec Nologic schrieb:> Lothar dir ist bewusst das hier von GHz und MHz die rede ist oder?
Ja, das ist es.
Bernhard schrieb:> Und welche Relevanz für das Thema hat diese Zahl, die einfach die> Summe der Taktraten aller 32 Datenleitungen ist?
Die Rede war vom PCIe (das kleine e am Ende ist kein Schreibfehler)?
Bei FR4 muß man da bei längeren Leiterbahnen dann so langsam aufpassen,
dass nicht eine der beiden differentiellen Leitungen immer auf einer
Glasfaser und die andere auf Harz läuft. Das gäbe dann Fehlanpassungen.
Dann kann man mit Zick-Zack-Routing was gut machen:
http://www.altera.com/literature/an/an528.pdf
Wenn man das Layout 2-3° gedreht auf die Leiterplatte bringt, wechseln
sich auch für längere Leiterbahnen Harz und Fasern (quasi automatisch)
ab. Dann geht das auch ganz ohne Zicken und Zacken... ;-)
Wenn mich die Leistung resp die Pulsform im X Band interessiert, nehm
ich eine X Band diode, im praktischen SMA Gehaeuse, die hat auf der
anderen Seite auch einen SMA oder so, und die geht hinunhter bis auf
-55dBm. Nach oben ist dann bei 0dBm oder so Schluss, aber man kann ja
einen Richtkoppler und/oder einen Attenuator vorschalten. Ich wuerde
nicht mal probieren, da selbst was zu machen...
Bastler schrieb:> Im Grunde beschränkt sich> die 10 GHz Technik auf eine max. 1 cm lange Mikrostreifenleitung, die> von einer SMA-Buchse zu einem RF Power Detector führt und das war's auch> schon.
dann versuch die leitungslänge so gering wie möglich zu halten und halt
abstand zu anderen signalen wenn's möglich ist. HF signale sind
störanfällig und verursachen gerne störungen, aber das soltest du aus
E-technik Student ja schon wissen.
HF lernt man am besten wenn man jemanden über die schulter gucken kann
und/oder durch try'n'error.
PS
es ist noch kein meister vom himmel gefallen - acuh wenn es sich
manchmal so anhört.
PPS
merke! elektronen machen erstmal grundsätzlich das was sie wollen, aber
nie das was sie sollen ;-)
also viel spaß beim elektronenbändigen
Babsy schrieb:> HF lernt man am besten wenn man jemanden über die schulter gucken kann> und/oder durch try'n'error.
Oder durch lesen von Threads wie diesem.
Also für mich waren da schon einige neue & interessante Infos dabei. Von
daher kann ich die Idee des TE nur begrüßen ;-)
Grüße
Andreas
Bei den ganzen Vergleichen mit moderner Digitaltechnik (USB3.0, PCIe,
Rambus, LVDS..) sollte man nicht vergessen wieviel Entwicklungsaufwand
und Zeit da reingeflossen ist bevor man den Dreh raus hatte... in den
90ern setzte sich die erste Generation 486er mit 50MHz (der original
DX-50 mit 50MHz FSB, NICHT die späteren DX-2/DX-4 die mit maximal 33MHz
FSB arbeiteten!) der Legende nach nicht durch weil kaum einer der
Aufgabe gewachsen war ein Mainboard dafür zu entwerfen...
Bastler schrieb:> demnächst werde ich eine Leiterplatte mit einer ca. 2 cm² großer> "HF-Ecke" für 10 GHz entwerfen müssen
Hallo du Bastler,
ich entnehme deinem Satz, daß es sich dabei nur um einen relativ kleinen
Teil der Gesamtschaltung handelt, vielleicht nur der Eingang eines
Frequenzteilers oder so.
Nun, wenn dem so ist und du keinerlei echte Filter oder
Verstärkerschaltung dort hast, dann könnte das eventuell mit dem
üblichen FR4 gerade noch so gehen. Ansonsten ist eine
Mehrlagenleiterplatte angesagt, wo die oberste Schicht aus "Rogers"
besteht. Rogers ist eigentlich ein Hersteller mit einer Anzahl
unterschiedlicher Sorten Basismaterial. Du wirst in diesem Falle also
die ganze Leiterplattenfläche mit Rogers als oberster Schicht haben.
Bestücker mögen das nicht so sehr, denn die Leiterbahnen halten auf
Rogers längst nicht so gut wie auf FR4 und da ist beim Bestücken oftmals
Ärger angesagt.
Alternative wäre ein kleiner Modul aus Rogers, der wie ein
Hybridschaltkreis auf die eigentliche LP gesetzt wird. Wäre dann auch
billiger.
Tja und zum Layout kann man eigentlich keines der üblichen Programme
ohne Schwierigkeiten benutzen, denn Induktivitäten (Entkoppeldrosseln)
werden bei 10 GHz einfach als im 90° Winkel abgehende dünne Leitunge
gemacht und Kapazitäten sind Leiterbahnverbreiterungen. Lade dir mal ne
Demoversion von SONNET herunter, lies die dazu gehörigen Dokus und spiel
mit dem Programm ein wenig herum. Ich meine, durch sowas bekommst du
noch am ehesten ein Gefühl für diese Gefilde.
Kleines Beispiel: Wie macht man einen Tiefpaß an einer SMA-Buchse?
1. SMA Buchse, daran Leiterstück mit 50 Ohm-Breite
2. daran ein Leiterstück dünner als die Breite, die für 50 Ohm nötig
wäre
3. daran ein breiteres Leiterstück (deutlich breiter als für 50 Ohm)
4. dann noch 2x dieselbe Anordnung
und du hast einen Tiefpaß aus 3xL und 3xC
W.S.
wosnet schrieb:> Wir verwenden hier FR4 noch bis ca. 6 GHz, allerdings Material mit 0.5> mm Stärke, um die Leitungen klein zu halten und damit auch die Verluste> durch das Dielektrikum. Für Koplanarleitungen hat sich bei uns 0.8mm> Leitungsbreite und 0.4mm Abstand zur umgebenden Massefläche etabliert.> Die Leitung wird umsäumt von Vias mit 0.3mm Durchmesser zur unteren Lage> (Masse). So bekommt man einen Reflexionsfaktor bei 2.4 GHz um -18 dB und> bei 5.8 GHz um -10 dB (also noch einigermaßen sinnvoll verwendbar).
Mit was für einen Epsilon R rechnet ihr den bei 6GHz. Mit zunehmender
Frequenz nimmt ja, so das nachlesen konnte, Epsilon R ab. Als Richtwert
für 2GHz kenne ich 3.9. Mich würden Werte darüber hinaus interresieren.
