Microstrip através de componentes passivos

Estou um pouco confuso com a implementação de uma linha de microstrip em um conector u.FL. Para manter uma linha de 50 Ohm, a largura do rastreio precisa ter aproximadamente 0,1 polegadas de largura, eu tenho uma rede de correspondência pi para 'apenas por precaução' implementada de acordo com o conector u.FL. Onde eu fico confuso é como você faria uma microtrip para algo como um resistor de pacote 0402? É aqui que os guias de ondas co-planares têm melhor desempenho porque correspondem melhor aos pacotes de componentes? Eu teria que imaginar que muita reflexão ocorreria atingindo um componente muito menor que a largura do traço?

Também me pergunto isso há muito tempo e nunca encontrei uma boa resposta. Para uma execução muito curta em termos de comprimento de onda, como 1% do comprimento de onda, o controle de impedância de rastreamento é necessário? Minha evidência disso é a seguinte:

Para um comprimento de onda curto, digamos 1/100 , a equação é a seguinte: Z i n ( ℓ ) = Z 0 Z $\lambda$

Minha antena a ser conectada ao conector é 50Ohm, então acredito que seria a carga? ou seria realmente a impedância de rastreamento?$Z_l$

A razão pela qual pergunto é que estou basicamente rodando de um modem GSM para um conector u.FL, e seria muito fácil executar um rastreamento com impedância de ~ 100ohm (usando guia de ondas co-planares) em vez de uma grande largura de 0,1 pol. rastreamento para micro-strip.

update: Como foi solicitado, minhas frequências de interesse são L1 GPS (1.575GHz) e espectro GSM (800-2100MHz).

Geralmente, suas suposições estão corretas. Ao conectar uma microstrip a um componente, o quanto você é capaz de corresponder ao tamanho físico e ao formato dessa microtrip tem o maior papel. O tamanho da embalagem, o estilo de terminação e o método de compensação para um resistor em série são o que importa.

Sua outra suposição de que você pode praticamente ignorar os efeitos da linha de transmissão para pequenas tiragens também está correta. Muitas vezes, você vê 1/4 de um comprimento de onda usado como a linha entre uma linha de transmissão 'curta' (muito curta para importar) ou 'longa' (importa) em relação ao sinal que se propaga, mas eu não sugeriria isso como regra geral. 1/10 do comprimento de onda e abaixo é onde até o atraso de fase se torna irrelevante e você pode suspirar com alívio - você pode simplesmente ignorar completamente a teoria das linhas de transmissão e provavelmente não irá para o inferno do engenheiro ou será um mau engenheiro para fazê-lo.

Uma maneira mais fácil de pensar sobre isso é com a luz. @mkeith recebe crédito por seu comentário, onde ele menciona coisas 'resolvidas'. Aprenda com os microscópios ópticos: eles podem resolver detalhes menores se você usar luz violeta, mas há apenas um limite em que tudo é muito pequeno para ser resolvido, e isso é porque é muito pequeno em relação ao comprimento de onda para interagir com a onda em um ambiente. maneira significativa. Isso se aplica a descontinuidades em sua maior parte - se for muito menor que a onda, a onda não vai se importar.

Nota: abaixo, darei dicas mais gerais sobre microfotografia, mas elas serão aplicadas mais ou menos dependendo do comprimento de onda disponível.

Agora, voltando à primeira parte da parte, minha recomendação sobre como conectar uma microstrip característica de 50Ω a uma 0402 simplesmente não é. Há duas coisas em que você deve pensar sempre que precisar causar uma descontinuidade, reflexão e parasitas.

A reflexão é fácil - mantenha a impedância instantânea (característica) de uma linha de transmissão o mais próxima possível da mesma para cada passo que uma onda se propaga para baixo e verifique se a outra extremidade termina com uma impedância de carga correspondente e que tudo está bem . E no momento em que você tem que colocar qualquer componente em série, esse sonho feliz está ferrado. Ao conectar e organizar esse material, é melhor visualizá-lo em termos de controle de danos.

Se sua microstrip diminuir, isso causará uma descontinuidade de impedância potencialmente grande. Se sua microstrip tem 0,1 "de largura, você nunca quer fazer algo que a afine ou aumente, exceto quando estiver esquadrinhando um canto, é claro. Isso significa que você realmente deve usar um pacote SMD cujos terminais tenham a mesma largura como sua microstrip (ou combinar pacotes paralelos para simular isso), e um que tenha uma alta proporção na direção da tira. E também o mais fino possível. Basicamente, você quer que essa coisa pareça ter apenas outro comprimento de microtira de cobre, como você pode gerenciar. Obviamente, um pacote de tamanho de 1210 seria perfeito para uma microtira de 0,1 "de largura. É da mesma largura e sua proporção também é o que você deseja.

De qualquer forma, o objetivo é sempre minimizar todas as maneiras pelas quais você pode introduzir qualquer tipo de descontinuidade na impedância característica. Você está causando danos, mas tente fazer o mínimo possível. Controle de dano.

Agora, a segunda questão é parasitária. Um passivo geralmente consiste em dois terminais e as almofadas para eles. Se for uma série passiva, você precisará criar uma lacuna na micro-faixa onde a passiva é colocada. O que significa que também criamos um pequeno capacitor em série! Booooo! Se você usar um passivo mais largo que a tira, criará 'chapas' maiores e também parasitas entre as almofadas mais largas e o plano do solo, em relação à micro-tira. Então, uma série de capacitores parasitas com a abertura e as duas extremidades da micro-tira e as que também devem ser aterradas em cada bloco. Se as almofadas não forem mais largas, você deve se preocupar principalmente com a capacidade parasitária dessa série. Se o componente tiver uma relação de aspecto mais longa, isso aumentará a diferença e quanto maior a diferença, menor a capacitância.

Uma coisa final muitas vezes esquecida (para não dizer que você está fazendo isso, mas alguém entregue aqui pelas orientações úteis do google e lendo isso): Ao usar essa regra prática de 1/10 de comprimento de onda, é 1/10 do comprimento de onda no linha de transmissão média, não um vácuo. É um pouco complexo descobrir exatamente o que é isso, pois uma microstrip propaga a onda parcialmente através do material FR4 e parcialmente através do ar (e máscara de solda e pêlo de gato ou o que estiver sobre ele), mas geralmente está dentro de alguns% de

É claro que Vp é a velocidade de fase, c é a velocidade da luz e ε_re o coeficiente dielétrico relativo, que geralmente é de cerca de 4,2 para FR4. Teoricamente. Provavelmente. Talvez? No caso de uma micro-tira, o coeficiente dielétrico deve ser corrigido, pois apenas parte da onda está viajando através do FR4. Existem várias maneiras diferentes de fazer isso usando a largura da micro-tira para ajudar a determinar o coeficiente dielétrico 'eficaz'. Mas realmente, para os usos de descobrir se você precisa se preocupar com isso ou não, não há problema em estacionar normalmente.

Ah, quase esqueci a antena! Não, a linha nunca é a impedância de carga. A impedância de carga é uma carga real - a impedância característica de uma linha de transmissão é a impedância instantânea (a onda 'vê' 50 ohms impedindo sua propagação em qualquer ponto determinado da linha. Isso não significa que haja 50 ohms de impedância entre um extremidade e a outra extremidade, mas, independentemente da distância ou distância da carga da frente de onda, sempre parece a mesma impedância instantânea de 50 ohm). O conector de 50 ohms simplesmente mantém essa característica, mas não é de forma alguma uma carga. A antena é a carga e terá impedância reativa significativa (pelo menos, supondo que a antena seja útil na sua frequência). De qualquer forma, desde que a antena seja de 50,, você ficará bem. Se não é ... você ' Precisamos corresponder à impedância, e isso além do escopo desta resposta. E sim, isso significa que, se nada estiver conectado à tomada da antena, você tem uma linha não terminada que reflete porcaria e pulveriza porcaria no final, e é por isso que existem tampas de extremidade de 50Ωque muitas vezes as pessoas não usam, mas deveriam! EMC e tudo isso.

Reduza a largura da linha para 100 por chanfro nos últimos 1/8 w / le use fita de cobre para marcar a reatância. deslize um pedaço de fita de cobre de vários tamanhos para obter a melhor transferência de potência ou o menor coeficiente de reflexão.