Hallo zusammen
Habe das angehängte Layout vorliegen.
Die Ausgangslage:
Die dünne Leitung ist eine berechnete (Dicke, Abstand etc.) 50-Ohm
Stripleitung.
Der Amplifier in der Mitte ist optional.
Wenn der nicht bestückt ist, kommen zwei 0-Ohm Widerstände vorne und
hinten dran. Ich weiss, Stubs... nicht optimal.
Wer realistische und sinnvolle! Alternativen kennt, bitte her damit.
Die Frage:
Macht es EMV-Technisch bzw. abstrahlcharakteristisch einen Unterschied,
ob ich um die Stripleitung noch ein Ground-Place lege? Oder gibt es da
keine nennenswerten Unterschiede in der Abstrahlung?
Ich möchte ja idealerweise mein Funksignal nur bei der eigentlichen
Antenne beim SMA abstrahlen und nicht schon vorher ;)
Danke
Eine Leitung sollte in erster Näherung nichts abstrahlen, dafür sollte
es egal sein.
Rein „gefühlt“ hast du aber viel zu wenig Vias da, hängt natürlich auch
von der Frequenz ab. Ein Via bringt etwa 1 nH ein, bei 2,4 GHz ist das
schon einiges an Blindwiderstand.
Von daher würde ich eher ringsum viel Masse auffüllen und dann (viele)
Vias zwischen beiden Seiten. Insofern würde sich für die Leitung ein
"grounded complanar" besser als ein einfacher microstrip anbieten.
Jörg W. schrieb:> Rein „gefühlt“ hast du aber viel zu wenig Vias da, hängt natürlich auch> von der Frequenz ab. Ein Via bringt etwa 1 nH ein, bei 2,4 GHz ist das> schon einiges an Blindwiderstand.
Hallo Jörg
Danke für deine Antwort.
Was man nicht sehen kann ist die 100um darunterliegende Ground-Plane.
Oder wo würdest du Vias machen?
Habe auf dem Top-Layer (rot) keine weiteren Planes vorgesehen.
Jörg W. schrieb:> Von daher würde ich eher ringsum viel Masse auffüllen und dann (viele)> Vias zwischen beiden Seiten. Insofern würde sich für die Leitung ein> "grounded complanar" besser als ein einfacher microstrip anbieten.
Das war genau die "Alternative" an welche ich gedacht habe.
Wobei ich mich eben frage, ob meine 50 Ohm-Leitung denn überhaupt
abstrahlt.
Holger K. schrieb:> Was man nicht sehen kann ist die 100um darunterliegende Ground-Plane.
Trotzdem hat die eben sehr wenige Vias zu den Bauteilen.
„Das wichtigste Bauteil des Analogdesigners ist die Masse“ hatte mal ein
früherer Kollege geäußert (IC-Designer im Analogbereich).
Zusätzliche (große und zusammenhängende) Masseflächen auf Top würden da
halt Abhilfe schaffen, sofern sie mit genügend Vias niederimpedant an
die Lage darunter angebunden sind.
Daraus ergibt sich dann eine andere Geometrie für die Leitung, weil sie
nun zwischen GNDs liegt.
> Wobei ich mich eben frage, ob meine 50 Ohm-Leitung denn überhaupt> abstrahlt.
Nö, der Leitung sollte das ziemlich wurscht sein, die Unterschiede
zwischen beiden werden marginal sein.
Mir ging es nur um die Masseanbindung der restlichen Schaltung.
Danke für deine Antwort
Die restliche Schaltung sollte eigentlich sehr sehr gut an Masse
angebunden sein.
Habe nun das Design etwas angepasst.
Was meinst du dazu?
Natürlich habe ich die Geometrie der Leitung und des Gaps gemäss
folgendem Calculator angepasst:
https://chemandy.com/calculators/coplanar-waveguide-with-ground-calculator.htm
Um welche Frequenzen geht es denn hier?
Ich schließe mich an, ich denke die zwei wichtigsten Dinge sind gute
Masseanbindung, und eine Masse-Rückleitung direkt unter dem
Wellenleiter, die nicht zu schmal ist (aber wichtiger ist, dass er genau
darunter verläuft). Wenn die fehlt, geht alles den Bach runter. Ob die
2cm Stripline hingegen bei einer Wellenlänge von mehreren Dezimetern
eine Impedanz von 60 oder 50 Ohm hat ist relativ wurscht.
Ob da jetzt Top ein bisschen Kupfer darum herum ist oder nicht ist
meiner (zugegebenermaßen beschränkten) Erfahrung nach ebenfalls eher ein
Detail.
Dann lieber darüber nachdenken, ob man noch einen Weißblech-Schirm
drauflötet.
Es geht um 2.4GHz.
Die nächste Lage ist durch und durch ausschliesslich Ground. Ohne
Schnitte oder sonstwas. Daher mache ich mir da keine grossen Sorgen.
Danke für eure Antworten.
Ich gehe nun davon aus, dass das Design so gut sein sollte.
Bei der SMA-Buchse würde ich noch Vias hinzufügen und generell die
Masseflächen vergrößern.
Insbesondere um die SMA-Buchse, wenn man jetzt noch die Schaltung kennt,
dann würden auch die HF-Ströme klarer.
Karl M. schrieb:> Insbesondere um die SMA-Buchse,
Naja, die hat von sich aus vier fette "Vias", damit ist sie ganz gut an
die darunter liegende GND-Plane angebunden.
Alter Sack schrieb:> Man könnte anstatt von Microstrip auch mit Co-Planar Waveguide (CPW)> arbeiten.
Guten Morgen!
Genau darum geht's ja die ganze Zeit … wenngleich ich deine Einschätzung
nicht teile, dass die leitungsmäßig wirklich nennenswerte Vorteile
bringen. Aber du schreibst etwas von „messbar geringer“, vielleicht hast
du ja tatsächlich Messdaten zum Vorzeigen. ;)
> ist es zweckmäßig die CPL Massefläche mit regelmäßigen Massevias im> nahen Abstand zu versehen
Also etwa so?
Beitrag "Re: 50 Ohm Stripleitung mit Ground-Plane umhüllen?"
Hi, leider weis ich nicht was das für Anschlüsse an dem Verstärker
rechts unten sind, aber für meinen Geschmack sind sie zu wenig von der
HF entkoppelt. Auch die beiden Leitungen die rein gehen könnte man noch
trennen.
Aus leidiger Erfahrung kann ich sagen das die HF gerne mal unter dem IC
zurück koppelt, das kann zu Performance Einbusen führen.
Diese Leitung um den Verstärker könnte noch bei nicht Verwendung auf
Ground gelegt werden, damit keine Rückkopplung entsteht.
Was ist das Problem da einfach Kupfer flächig drauf zu lassen? Muss da
möglichst viel runter?
Was sollen diese Rechtecke?
Ich hatte letztens ein Problem mit einem zweistufigen LNA der zwei
Versorgungseingänge hat. Bei nur der Hälfte der Frequenz.
Jörg W. schrieb:> Alter Sack schrieb:>> Man könnte anstatt von Microstrip auch mit Co-Planar Waveguide (CPW)>> arbeiten.>> Guten Morgen!>> Genau darum geht's ja die ganze Zeit … wenngleich ich deine Einschätzung> nicht teile, dass die leitungsmäßig wirklich nennenswerte Vorteile> bringen. Aber du schreibst etwas von „messbar geringer“, vielleicht hast> du ja tatsächlich Messdaten zum Vorzeigen. ;)
Das ist schon 20 Jahre her. Wenn ich mich recht erinnere war der
Unterschied um die 5-6 dB. Also schon beträchtlich.
>>> ist es zweckmäßig die CPL Massefläche mit regelmäßigen Massevias im>> nahen Abstand zu versehen>> Also etwa so?>> Beitrag "Re: 50 Ohm Stripleitung mit Ground-Plane umhüllen?"
Ja. Man muss nur aufpassen mit einer Substrat Dicke und Typ zu arbeiten
die vernünftige Dimensionen erlaubt. Am besten sind dünne
Mikrowellensubstrate mit einer niedrig genug Dielektrizitätskonstante.
Je dicker die LP desto schlechter in Bezug auf Abstrahlung.
Diese Links haben nützliche Infos:
https://www.rogerscorp.com/documents/2574/acm/articles/Microwave-Radiation-Loss.pdfhttps://www.rogerscorp.com/documents/2236/acm/articles/Understanding-PCBs-for-High-Frequency-Applications.pdf
Alter Sack schrieb:> Am besten sind dünne> Mikrowellensubstrate mit einer niedrig genug Dielektrizitätskonstante.
Berichtigung. Sollte heissen:
Am besten sind dünne Mikrowellensubstrate mit einer hoch genug
Dielektrizitätskonstante um Abstrahlung zu vermindern.
Alter Sack schrieb:> Am besten sind dünne Mikrowellensubstrate mit einer niedrig genug> Dielektrizitätskonstante.
Die sind aber auch am teuersten. :)
Da er ja offenbar eine Vierlagenplatine baut, dürfte die Dicke der
obersten Dielektrikumsschicht 0,2 mm oder geringer sein, das sollte
allemal ausreichen.
Richtiges HF-Material würde ich (aus Kostengründen) nur nehmen, wenn es
unbedingt sein muss.
Jörg W. schrieb:> Karl M. schrieb:> Insbesondere um die SMA-Buchse,>> Naja, die hat von sich aus vier fette "Vias", damit ist sie ganz gut an> die darunter liegende GND-Plane angebunden.
Ja Jörg, es gibt auch fette vias aber nur, wenn sie nicht verlötet
werden.
Sonst nutzen Sie wenig, da dann die HF keinen direkten Weg auf die
andere Seite hat.
Vermutlich meint er den Skin-Effekt, denn tatsächlich gibt es ja bei
verlöteten Vias keinen Weg entlang der Oberfläche mehr, der die Lagen
verbindet.
Das klingt signifikant aber ich hatte bisher nicht den Eindruck, dass es
das ist. Wäre aber interessant zu wissen warum oder wie genau das
eigentlich ist ...
Jörg W. schrieb:> Es leuchtet mir leider nicht ein, was du damit ausdrücken> möchtest.
Genau hatten wir das vor vielen Jahren mal im QRPForum erarbeitet.
Kurz, der HF-Strom bewegt sich nur in paar µm oben auf der Oberfläche in
das Material hinein.
Je höher die Frequenz, des so kleiner ist der Eindringungsbereich. Er
kann sich nicht durch ein Kupfermaterial von oben nach unten
"durcharbeiten".
Damit steigt dann auch die Länge des Weges über das Kupfer des
Platinenmaterials und auch der Widerstand.
VIAs oder Durchkontaktierungen stellen eine niederohmige und
induktivarme Verbindung für den HF-Strom dar.
Sind sie verlötet, so stellen sie eine natürliche Barriere dar, durch
dass HF-Strom, ab einer bestimmten Frequenz, sich nicht ausbreiten kann.
Es gibt auch Bereiche auf HF Platinen, in denen fast gar kein HF-Strom
fließt, da sie nicht die direkte Verbindung für diesen darstellen.
P. S. schrieb:> Verstehe ich nicht. Welche Rolle spielt die Verlötung, wenn der HF-Strom> doch eh nur auf der äußeren Oberfläche der Vias fließt?
Naja, die Vias haben keine äußere Oberfläche mehr, wenn man sie mit
Lötzinn füllt. ;)
Karl M. schrieb:> Sind sie verlötet, so stellen sie eine natürliche Barriere dar, durch> dass HF-Strom, ab einer bestimmten Frequenz, sich nicht ausbreiten kann.
Die Theorie würde mich auch mal interessieren...
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