Ein Sendemodul soll an eine SMA Antennenbuchse angeschlossen werden. Die
Verbindung soll mit einer Mircostrip-Line erfolgen. Es handelt sich um
eine zweiseitige Platine (untere Seite GND). Ich frage mich wie die GND
Flaeche unter dem SMA Connector gefuehrt werden soll. Ich habe Layouts
gesehen an denen die Flaeche unter dem Connector bewusst frei gelassen
wird. Ich haette bei einer SMT Connectorvariante die GND Rueckseite
komplett mit GND gefuellt, bei einer Durchsteckvariante ein Loch um den
Mittelkontakt ausgespart.
Kann mir jemand sagen was besser ist und was es fuer einen Grund haben
koennte GND auf der Rueckseite unter dem Stecker nicht zu fuehren ?
-Hugo
Meiner Meinung nach ist es nicht besonders sinnvoll die Massefläche
unter dem SMA-Anschluss freizustellen. Denn damit ändert sich die
Impedanz von der Mikrostreifenleitung kurz vor dem Stecker. Und das kann
ja nicht wirklich erwünscht sein. Andererseits ist der Stecker selbst ja
auch recht massiv und mit GND verbunden, so dass er, wenigstens zum
Teil, die fehlende Groundplane ersetzt.
In der Realität wird man den Unterschied aber wohl kaum bemerken, da es
sich nur um ein paar mm Leitung handelt. Und wenn man es mit Frequenzen
zu tun hat bei denen das schon kritisch wird, wird man sowieso auf
SMA-Verbinder an den Leiterplattenkanten ausweichen müssen. (So
SMA-Verbindungen dann überhaupt noch geeignet sind.)
Viele Grüße,
Martin L.
Hmmm, koennte es sein das GND auf der Unterseite gerade deshalb
ausgespart wird weil bei erreichen des Steckers ploetzlich GND von oben
(Connectorgehaeuse) vorhanden ist ?
-Hugo
Hi, Hugo,
wo ist das Problem? Die Spezifikation "Microstrip" erzwingt geradezu die
Verbindung des Außenleiters der SMA-Buchse mit der Masse der Platine.
Die Oberseite der Platine muß an der Stelle GND sein, die HF auf der
Unterseite oder einer Zwischenlage.
Ciao
Wolfgang Horn
Zuerst mal... um welchen Frequenzbereich geht es. Ich kenne Leute, die
verwenden BNC fuer DC und SMA auch. Sie nehmen jeweils den SMA weil er
kleiner als der BNC ist. Gibt dem Geraet einen professinellen Look
meinen sie. Antenne .. 27MHz ? Die Diskussion oben ist bis 500MHz nicht
relevant, bis 1GHz wenig relevant.
Leider kann ich nicht mehr die Unterlagen finden die die Freistellung
der Masseflaeche unter dem Stecker zeigen.
Es geht um Frequenzen >2GHz. Die Platine ist 2seitig, unten Masse, oben
Signal und Masse.
Die Oberseite sieht so aus (=== HF SIgnal, O SMA Mittelkontakt, x SMA
Gehaeusekontakte auf Masse), Annahme: SMT Bestueckung (kein
Durchsteckverbinder).
x x
=======O
x x
Die Unterseite waere im einen Fall komplett Masse:
###########
###########
###########
###########
###########
Im anderen Fall ist die Masse unter dem Connector ausgespart:
###########
##### #
##### #
##### #
###########
Frage 1: Was macht die Aussparung der Masse auf der Unterseite der
Platine fuer einen Sinn ?
Frage 2: Bringt es einen Vorteil wenn die Oberseite moeglichst umfassend
mit Masse abgedeckt wird ? Z.B. (# Masse) :
#####x#######x#
###############
=========O ####
###############
#####x#######x#
Waere nett wenn jemand mir helfen koennte, bisher habe ich mich eher mit
DC Elektronik befasst.
-Hugo
Es macht bei Microstripleitungen keinen Sinn die Massefläche
auszusparen. Es wird vermutlich nicht sonderlich schlimm sein - aber
besser ist sie dort zu lassen wo sie ist.
Was anderes könnte es mit konplanaren Leitungen ohne seperate
Massefläche sein, weil die SMA Buchse dann auf einmal die Feldlinien
"verbiegt" und sich die Impedanz ändert. Aber in diesem Fall hätte man
gar keine Groundplane und damit auch keine Aussparung.
Die Oberseite sollte man bei Mikrostreifenleitungen auf keinen Fall mit
einem Massepolygon füllen. Das ändert die Impedanz gewaltig. Es gibt
koplanare Strukturen die tatasächlich so aufgebaut sind. Die müssen dann
aber anders berechnet werden und sind oft breiter als die
Mikrostreifenleitungen. Dafür sind sie wohl etwas einstrahlfester und
koppeln durch die Masseführungen an der Seite auch nicht so stark auf
andere, in der nähe befindliche, Leitungen.
Viele Grüße,
Martin L.
Hi, Hugo,
Die SMA-Buchsen in meiner Grabbelkiste haben, wenn man sie von oben auf
die Platine steckt, an den Eckpunkten je einen "Bolzen" :-), sitzen satt
auf, und der Innenleiter wird mit seinem Stife auf die Unterseite
geführt.
Könnt mir Vorstellen, SMD-SMA könnten anders ausschauen.
Ciao
Wolfgang Horn
Ich habe mich noch etwas informiert. Beim Einsatz eines SMT (Aufgeloetet
auf Oberseite) Verbinders gibt es das Problem der Masseanbindung. Wenn
die Masse nicht mit Durchkontaktierungen von Unten kommt muss diese auf
der Oberseite irgendwie zugefuehrt werden. Im Prinzip ist dann ja nicht
mehr mit einer Microstrip-Leitung zu rechnen sondern mit einer
Coplanaren Struktur. Denn auch wenn die Masse mehrere Zentimeter
entfernt von der Signalleitung verlaeuft wirkt sich diese auf die
Impedanz aus.
Ist somit die folgende Struktur dann nicht ohnehin die Beste ? Masse auf
Unterseite sowie auf Oberseite:
#####x#######x#
###############
=========O ####
###############
#####x#######x#
Irgendwie ändert sich die Fragestellung immer wieder. So als wüsstest Du
selber gar nicht so genau was du willst. Freuquenz über 2GHz kann heißen
2.4GHz oder auch 43GHz. Aber das verrätst Du uns ja nicht.
Ich weiß nicht welche Vorbildung du hast. Aber so wie es klingt wird das
ganze Projekt nichts wenn du nicht wenigstens ein wenig von
Leitungstheorie verstehst. Denn es stehen viele Dinge an vielen Orten
und der Autor wird oft vorraussetzen, dass der geneigte Leser schon in
etwas meint, was er da an seinen Gedanken zu Papier bringt. Damit wird
jemand der diese Grundlagen nicht beherscht u.U. viele Dinge herauslesen
die so nicht oder nur in Einzelfällen stimmen.
Zu dem SMD-SMA Stecker: Wenn man die Masse mit genug Vias herausführt
ist das alles kein Thema. Die Faustformel heißt ja 1nH pro Via. (Und die
ist konservativ.) Es bleibt eine Übungsaufgabe auszurechnen ob man bei
8GHz und 16 Vias eine aussreichende Anpassung erreicht.
Und warum will man denn unbedingt ein r von höchstens 1.02 haben? Stört
es denn wirklich so gewaltig wenn es eine kleine Reflektion gibt? In dem
Fall sollte man vielleicht lieber ganz auf einen Steckverbinder
verzichten...
Ansonsten hatte ich ja schon geschrieben, dass es für sehr kritische
Anwendungen immer noch die an der Leiterplattenkante montierbare
SMA-Steckverbinder gibt. Die haben dann nämlich keinen 90° Knick der
übrigens auch eine Reflektion hervorruft da es natürlich eine
Impedanzunstetigkeit gibt. (Der Interessierte Leser möge es mal ein
einem NWA nachmessen - und wenn er keinen Zugang zu einem solchen hat
wird er dieses Wissen idR. auch nicht wirklich brauchen.)
Viele Grüße,
Martin L.
Ich denke, da spielen auch mechanische Dinge eine Rolle, die Buchsen
lassen sich ja kaum noch auslöten, auch beim Einlöten könnte die Hitze
nicht ausreichen.. "Thermals" sind HF-technisch ungeschickt.
Die zusätzliche Masse macht auf jeden Fall mehr Kapazität, also müßte
die Leiterbahn dort etwas schmaler werden, damit auch das L größer wird,
um wieder auf 50 Ohm zu kommen.
Hallo Christoph,
ich gebe dir recht, wenn alles mit Masse gefuellt ist wird es etwas
schwer zu loeten. Dafuer gibt es jedoch bei der Durchsteckvariante
Loetringe die mit schmalen Streifen an die Umliegende Masseflaeche
angebunden sind.
Ich habe mir inzwischen ein Berechnungsprogramm von Agilent besorgt.
Dieses bietet die Berechnung von Microstriplines und Koplanaren
Strukturen. Jedoch werden dabei keine Stecker oder aehnliches
beruecksichtigt.
Meine Loesung wird so aussehen, dass die Unterseite der Platine an der
Stelle des Steckers flaechig mit Masse gefuellt ist.
Auf der Oberseite wird das Signal gefuehrt welches beidseitig von Masse
begleitet wird. Die Oberseitige Massebegleitung hoert beim Eintritt in
den (rechteckigen) Steckerbereich langsam auf (Abstand wird graduell
groesser). Der SMA Stecker wird mit 4 Eckkontakten auf der Oberseite an
Masse geloetet. Zwischen Masse Oberseite und Unterseite gibt es keine
Durchkontaktierungen. Beide Massen werden an einem weiter entfernten
Sternpunkt vereint.
-Hugo
> Meine Loesung wird so aussehen, dass die Unterseite der Platine an der> Stelle des Steckers flaechig mit Masse gefuellt ist.> Auf der Oberseite wird das Signal gefuehrt welches beidseitig von Masse> begleitet wird. Die Oberseitige Massebegleitung hoert beim Eintritt in> den (rechteckigen) Steckerbereich langsam auf (Abstand wird graduell> groesser). Der SMA Stecker wird mit 4 Eckkontakten auf der Oberseite an> Masse geloetet. Zwischen Masse Oberseite und Unterseite gibt es keine> Durchkontaktierungen. Beide Massen werden an einem weiter entfernten> Sternpunkt vereint.
Wieso beharrst du so auf dem Übergang Koplanar -> Microstrip? Martin hat
es dir doch schon erklärt: Du wirst, einen Sprung im Wellenwiderstand
bekommen, der dir unter Umständen mehr kaputt macht, als die zusätzliche
Masse des Steckers alleine, bei reiner Microstripstruktur. Wenn du nicht
sehr genau weisst was du tust, dann lass den Umfug.
Im HF-Bereich sollte die Masse möglichst induktivitätsarm sein. Mit
deiner Sterntopologie wirst du das nicht erreichen.
Vor allem sollte man sich bei solchen Sachen wirklich mal ein
Smith-Diagram hernehmen und einzeichnen wie sich die 3mm mit einer
Impedanz von vielleicht 25 Ohm am Ende wirklich auf den
Reflektionskoeffizienten auswirken. Das ist bei einstelligen
GHz-Frequenzen oft zu vernachlässigen.
(Sonst müsste man sich ja auch über die 3mm von Chipanschluss zu
Microstrip Sorgen machen.)
Viele Grüße,
Martin L.
Ich weiß das dieser Thread schon ein paar Tage alt ist, aber ich bin
eben erst bei der Suche darüber gestolpert und möchte gerne noch meinen
Beitrag dazu abgeben.
Ich habe einige Leiterplatten hier, bei denen die Signalführung wie
folgt ausschaut.
Toplayer:
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Bottomlayer:
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Die Diskussion ist grundsätzlich ziemlich interessant, da wohl die
wenigsten über die Möglichkeit verfügen diesbezüglich Simulationen
durchzuführen, mich eingeschlossen.
branadic
