Cada traço transportando RF deve ter 50 Ohm em impedância característica? Quão?

Eu tenho que traduzir um esquema de receptor VHF (160 MHz) em um PCB. Depois de olhar aqui e ali, estou um pouco confuso.

Parece que os principais problemas com a RF são

1. para evitar indutores e capacitores perdidos, evitando trilhas próximas (capacidade acima), trilhas largas (capacitor com plano de terra embaixo) e trilhas longas (indutância acima)

2. para evitar reflexões de sinal, evitando mudanças repentinas na "impedância característica".

   [Por favor, me diga se eu perdi outras pessoas]

Eu só tenho uma vaga idéia do que é uma impedância característica (este vídeo maravilhoso ajudou muito), mas parece que é a impedância do circuito RLC equivalente.

1. Deve depender do comprimento e da frequência do sinal, como é que não é?
2. Intuitivamente, devo calcular a impedância característica de cada rastreamento pad-to-pad e garantir que seja sempre de 50 Ohm. É esse o caso?

Uma calculadora on-line fornece (para cobre de 18um de espessura, 4,7 de permissividade, substrato de 0,5mm de espessura) me 0,9mm de largura para obter 50Ohms. Isso significa que eu deveria rotear todos os traços dessa largura, mantendo-os curtos, mas sem tê-los muito próximos um do outro, e então não tenho com o que me preocupar?

Eu só tenho uma vaga idéia de que impedância característica

Impedância característica é a razão entre a tensão e a corrente (portanto, uma impedância) para os sinais que se propagam ao longo do traço, que é determinada pelo balanço de capacitância e indutância ao longo do traço.

Deve ser dependente do comprimento e da frequência, como é que não é?

A impedância característica depende da razão entre indutância e capacitância. Como a indutância e a capacitância aumentam linearmente quando o comprimento do traço aumenta, sua proporção não depende do comprimento do traço.

Além disso, dentro dos limites, esses parâmetros também não mudam muito com a frequência; portanto, novamente, a razão não depende da frequência e a impedância característica não depende da frequência.

Intuitivamente, devo calcular a impedância característica de cada rastreamento pad-to-pad e garantir que seja sempre de 50 Ohm. É esse o caso?

Se os circuitos de acionamento são projetados para acionar cargas de 50 ohm, geralmente sim. Você também deseja fornecer uma terminação correspondente em pelo menos uma extremidade do rastreio e possivelmente ambas, dependendo dos detalhes do seu circuito.

Geralmente, você não precisa fazer um cálculo separado para cada conexão. Basta olhar para o empilhamento de sua placa e encontrar uma largura de traço que atinja a impedância característica de 50 ohms e fazer todos os seus traços dessa largura. Você pode usar geometria de guia de onda de microfita, tira de linha ou coplanar, dependendo das circunstâncias do seu layout. Você faria um cálculo separado para cada camada de sinal em sua PCB, e talvez para os diferentes tipos de geometria (microstrip e coplanar, de extremidade única e diferencial) se precisar usar todas essas combinações.

Se o comprimento do traço for menor que 1/10 do comprimento de onda na sua frequência de operação, você poderá usar um traço incomparável.

Parece-me que você resumiu praticamente tudo o que eu teria resumido, então eu vou entrar na matemática (fácil) que responde às suas perguntas.

Veja isso . Vou reescrever aqui:

$$Z_\mathrm{in} (\ell)=Z_0 \frac{Z_L + jZ_0\tan(\beta \ell)}{Z_0 + jZ_L\tan(\beta \ell)}$$

$Z_0$$Z_L$$\beta=\frac{2\pi}{\lambda}$$\lambda$

Agora que parece ser uma fórmula complicada, o que isso significa é que a impedância de entrada é uma bagunça.

Existem duas maneiras de melhorar essa "bagunça":

• $\tan(\beta \ell)=0$
• $Z_L = Z_0$

$Z_L=Z_0$

$$Z_\mathrm{in} (\ell)=Z_0 \frac{Z_0 + jZ_0\tan(\beta \ell)}{Z_0 + jZ_0\tan(\beta \ell)}=Z_0$$

E é aí que a mágica acontece. A impedância de entrada não depende do comprimento do traço, e isso é ótimo, já que você geralmente não quer saber quanto tempo as linhas de transmissão têm quando são usadas para transmitir: pense em um técnico ruim que precisa cortar um cabo coaxial por alguns mm de comprimento. onda, talvez mais de 10m de cabo ... Boa sorte com isso.

$50\Omega$$50\Omega$

$^{TM}$