Microstrip melalui komponen pasif

Saya agak bingung dengan penerapan garis microstrip ke konektor u.FL. Untuk mempertahankan garis 50Ohm, lebar jejak harus ~ 0,1 inci lebar, saya memiliki jaringan pencocokan pi untuk 'berjaga-jaga' diimplementasikan sesuai dengan konektor u.FL. Di mana saya bingung adalah bagaimana Anda melakukan microstrip untuk sesuatu seperti paket 0402 resistor? Apakah ini di mana panduan gelombang co-planar berkinerja lebih baik karena cocok dengan paket komponen yang lebih baik? Saya harus gambar banyak refleksi akan terjadi memukul komponen yang jauh lebih kecil daripada lebar jejak?

Saya juga sudah lama bertanya-tanya, dan tidak pernah menemukan jawaban yang bagus. Untuk jangka yang sangat pendek dalam hal panjang gelombang, seperti 1% panjang gelombang, apakah kontrol impedansi jejak diperlukan? Bukti saya untuk ini adalah sebagai berikut:

Untuk panjang gelombang pendek katakanlah 1/100 , persamaannya menjadi sebagai berikut: Z i n ( ℓ ) = Z 0 Z $\lambda$

Antena saya untuk dicolokkan ke konektor adalah 50Ohm, jadi saya percaya itu akan menjadi beban? Atau apakah benar-benar menjadi impedansi jejak?$Z_l$

Alasan saya bertanya adalah bahwa saya pada dasarnya berjalan dari modem GSM ke konektor u.FL, dan itu akan sangat mudah untuk menjalankan jejak dengan ~ 100ohm impedansi (menggunakan co-planar wave guide) daripada 0,1 lacak untuk strip mikro.

pembaruan: Karena ditanya, frekuensi yang saya minati adalah L1 GPS (1.575GHz) dan spektrum GSM (800-2100MHz).

Secara umum, asumsi Anda benar. Saat menghubungkan microstrip ke komponen, seberapa dekat Anda dapat mencocokkan ukuran dan bentuk fisik mikrotrip memainkan peran terbesar. Ukuran paket, gaya terminasi, dan metode trim untuk resistor seri adalah yang penting.

Asumsi Anda yang lain bahwa Anda dapat mengabaikan efek saluran transmisi untuk jangka pendek juga benar. Seringkali Anda akan melihat 1/4 dari panjang gelombang yang digunakan sebagai garis antara saluran transmisi 'pendek' (terlalu pendek untuk masalah) atau 'panjang' (penting) sehubungan dengan sinyal yang merambat melaluinya, tetapi saya tidak akan menyarankan itu sebagai aturan praktis. 1/10 panjang gelombang dan di bawah ini adalah di mana bahkan fase penundaan menjadi tidak penting dan Anda dapat mendesah lega - Anda bisa mengabaikan teori jalur transmisi sepenuhnya dan Anda mungkin tidak akan pergi ke neraka insinyur atau menjadi insinyur yang buruk untuk melakukannya.

Cara yang lebih mudah untuk memikirkan hal ini adalah dengan cahaya. @mkeith mendapat pujian atas komentarnya di mana dia menyebutkan hal-hal 'penyelesaian'. Ambil pelajaran dari mikroskop optik: mereka dapat menyelesaikan detail yang lebih kecil jika Anda menggunakan cahaya ungu, tetapi hanya ada batas di mana semuanya terlalu kecil untuk diselesaikan, dan itu karena terlalu kecil relatif terhadap panjang gelombang untuk berinteraksi dengan gelombang dalam cara yang berarti. Ini berlaku untuk diskontinuitas untuk sebagian besar - jika jauh lebih kecil dari gelombang, maka gelombang tidak akan peduli.

Catatan: di bawah ini, saya akan memberikan tips yang lebih umum tentang microstripping, tetapi itu akan berlaku lebih atau kurang tergantung pada panjang gelombang yang dihadapi.

Sekarang, kembali ke bagian pertama, rekomendasi saya tentang cara menghubungkan microstrip karakteristik 50Ω ke 0402 sama sekali tidak. Ada dua hal yang harus Anda pikirkan setiap kali Anda harus menyebabkan diskontinuitas, refleksi dan parasit.

Refleksi mudah - pertahankan impedans (karakteristik) sesaat dari saluran transmisi sedekat mungkin untuk setiap langkah yang harus dilalui oleh gelombang, dan pastikan ujung lainnya diakhiri dengan impedansi beban yang cocok, dan semuanya baik-baik saja . Dan saat Anda harus memasukkan komponen apa pun secara seri, mimpi bahagia itu kacau. Saat menghubungkan dan tata letak barang-barang ini, yang terbaik untuk melihatnya dalam hal kontrol kerusakan.

Jika microstrip Anda menyempit, itu akan menyebabkan diskontinuitas impedansi yang berpotensi besar. Jika microstrip Anda memiliki lebar 0,1 ", Anda tidak ingin melakukan apa pun yang akan menyebabkannya menyempit atau melebar, kecuali ketika Anda memojokkan sudut saja. Ini berarti Anda benar-benar harus menggunakan paket SMD yang terminalnya memiliki lebar yang sama. sebagai microstrip Anda (atau menggabungkan paket paralel untuk mensimulasikan ini), dan yang memiliki rasio aspek tinggi dalam arah strip. Dan juga setipis mungkin. Pada dasarnya, Anda ingin benda ini tampak seolah-olah hanya panjangnya microstrip tembaga yang Anda bisa mengelola. Jelas, paket berukuran 1.210 akan cocok untuk microstrip lebar 0,1 ". Lebarnya sama, dan rasio aspeknya juga seperti yang Anda inginkan.

Pokoknya, tujuannya selalu untuk meminimalkan semua cara Anda mungkin memperkenalkan segala jenis diskontinuitas dalam impedansi karakteristik. Anda menyebabkan kerusakan, tetapi coba lakukan sesedikit mungkin. Kontrol kerusakan.

Sekarang, masalah kedua adalah parasit. Pasif umumnya terdiri dari dua terminal, dan bantalan untuk mereka. Jika seri pasif, Anda harus membuat celah di microstrip tempat pasif ditempatkan. Yang berarti kita baru saja membuat kapasitor seri kecil juga! Booooo! Jika Anda menggunakan pasif yang lebih lebar daripada strip, Anda akan membuat 'piring' yang lebih besar, dan juga parasit antara bantalan yang lebih luas dan bidang tanah, relatif terhadap microstrip. Jadi satu kapasitor parasit seri dengan celah dan dua ujung microstrip dan yang mendarat di kedua pad juga. Jika bantalan tidak lebih luas, maka Anda hanya perlu khawatir tentang kapasitansi parasit seri. Jika komponen memiliki rasio aspek yang lebih panjang, yang membuat kesenjangan lebih besar, dan semakin besar kesenjangan, semakin rendah kapasitansi.

Satu hal terakhir yang sering diabaikan (bukan untuk mengatakan Anda melakukan ini, tetapi seseorang disampaikan di sini oleh panduan bermanfaat dari google dan membaca kekuatan ini): Ketika menggunakan aturan panjang gelombang 1/10, ada 1/10 panjang gelombang di media saluran transmisi, bukan ruang hampa udara. Agak rumit untuk mengetahui apa sebenarnya ini karena microstrip menyebarkan gelombang sebagian melalui bahan FR4 dan sebagian melalui udara (dan serpihan kucing dan bulu kucing atau apa pun yang duduk di atasnya), tetapi biasanya dalam beberapa% dari

Vp tentu saja adalah kecepatan fase, c menjadi kecepatan cahaya, dan ε_re menjadi koefisien dielektrik relatif, yang biasanya sekitar 4,2 untuk FR4. Secara teoretis. Mungkin. Mungkin? Dalam kasus microstrip, koefisien dielektrik harus dikoreksi karena hanya beberapa gelombang yang bergerak melalui FR4. Ada beberapa cara berbeda untuk melakukannya dengan menggunakan lebar microstrip untuk membantu menentukan koefisien dielektrik 'efektif'. Tapi sungguh, untuk penggunaan mencari tahu apakah Anda bahkan perlu khawatir tentang semua ini atau tidak, tidak apa-apa untuk memarkirkannya biasanya.

Oh, saya hampir lupa tentang antena! Tidak, saluran tidak pernah impedansi beban. Impedansi beban adalah beban aktual - impedansi karakteristik dari saluran transmisi adalah impedansi instan (gelombang 'melihat' 50 ohm yang menghambat perambatannya pada titik tertentu di sepanjang jalur. Itu tidak berarti ada impedansi 50 ohm antara satu ujung dan ujung lainnya, tetapi terlepas dari seberapa jauh atau dekat dari beban muka gelombang, selalu tampak bahwa impedans instan instan 50 ohm yang sama). Konektor 50 ohm hanya mempertahankan karakteristik ini, tetapi itu bukan beban. Antena adalah beban, dan akan memiliki impedansi reaktif yang signifikan (setidaknya, dengan asumsi antena adalah yang berguna pada frekuensi Anda). Bagaimanapun, selama antena adalah 50 Ω satu, Anda akan baik-baik saja. Jika tidak .... kamu Saya harus mencocokkan impedansi, dan ini di luar cakupan jawaban ini. Dan ya, itu berarti jika tidak ada yang terhubung ke jack antena, Anda memiliki garis yang tidak ditentukan yang mencerminkan omong kosong dan menyemprotkan omong kosong di ujungnya, itulah sebabnya ada 50Ω tutup ujung terminasiitu terlalu sering orang tidak gunakan tetapi mereka harus! EMC dan semua itu.

Kurangi lebar garis menjadi 100 oleh talang selama 1/8 w / l terakhir dan gunakan selotip tembaga untuk mematikan sesuai dengan reaktansi. geser sedikit berbagai pita tembaga ukuran untuk mendapatkan transfer daya terbaik atau koefisien refleksi terendah.