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微波技術

微波技術 - 射頻和微波PCB訊號注入方法

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微波技術 - 射頻和微波PCB訊號注入方法

射頻和微波PCB訊號注入方法

2021-07-27
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Author:Fanny

這個 過程 屬於 正在傳輸 高頻能量和射頻/微波(印刷電路板) 從…起 一 同軸電纜 連接器 到 一 印刷的 環行 板 (印刷電路板) 是 經常 援引的 到 像 訊號 注射, 和 它的 特點 是 困難的 到 描述. 這個 效率 屬於 能量 轉移 變化 大大地 依靠 在…上 這個 環行 結構. 因素 這樣的 像 這個 印刷電路板 布料 和 它的 厚 和 正在運行 頻率 範圍, 像 好 像 這個 連接器 設計 和 它的 相互作用 具有 這個 環行 布料, 可以 影響 表演. 表演 可以 是 改進 通過 一 理解力 屬於 不同的 訊號 注射 設定 和 一 回顧 屬於 一些 優化 案例 屬於 射頻和微波 訊號 注射 方法.

實現 有效的 訊號 注射 是 與設計相關, 和 通常地, 寬帶 優化 是 更多 具有挑戰性的 比 窄帶 優化. 在裡面 全體的, <一 href="一_href_0" t一rget="_((b))l一nk">高頻 注射 成為 更多 困難的 像 這個 頻率 新增 和 也許 成為 更多 有問題的 像 這個 厚 屬於 這個 環行 布料 新增 和 這個 複雜性 屬於 這個 環行 結構 新增.

訊號注入設計與優化

從同軸電纜和連接器到微帶印刷電路板的訊號注入如圖1所示。 通過同軸電纜和連接器的電磁場分佈為圓柱形,而印刷電路板內的電磁場分佈為平面或矩形。 從一種介質到另一種介質,磁場分佈會發生變化以適應新的環境,從而導致异常。 變化取決於介質類型; 例如,訊號注入是從同軸電纜和連接器到微帶、地面共面波導((GCP))或條帶。 同軸電纜連接器的類型也起著重要作用。

圖1:。 同軸電纜和連接器到微帶的訊號注入

優化涉及多個變數。 瞭解同軸電纜/連接器內的電磁場分佈很有用,但接地回路也必須被視為傳播介質的一部分。 通常有助於實現從一種傳播介質到另一種傳播介質的平滑阻抗過渡。 瞭解阻抗不連續處的電容和感應電抗可以讓我們瞭解電路效能。 如果可以進行(3D)(3D)相對長度單位類比,則可以觀察到電流密度分佈。 此外,最好考慮與輻射損失有關的實際條件。

雖然 這個 地 環 是tween 這個 訊號 發射機 連接器 和 印刷電路板 也許 似乎 un問題在ic, 這個 地 環 從…起 這個 c在…上nec到r 到 這個 印刷電路板 是 非常 c在…上t在裡面uo我們, 但是 th是 是 不 總是 這個 案例. 那裡 是 通常 一 小的 表面 res是t一ce 是tween 這個 金屬 屬於 這個 連接器 和 這個 印刷電路板. 那裡 是 而且 小的 差异 在裡面 與電有關的 電導率 是tween 這個 焊工 那個 連接 不同的 部分s 和 這個 金屬 在裡面 那些 部分. 在 低的 <堅強的>射頻和微波 頻率, 這個se 小的 差异 通常 有 一 小的 影響, 但是 在 較高的 頻率, 這個y 可以 有 一 sign如果i可以t 影響 在…上 表演. 這個 真實的 長 屬於 這個 回流,回流 路徑 影響 這個 質量 屬於 tr一sm是si在…上 那個 可以 是 實現d 具有 一 鑒於 結合體 屬於 connec到rs 和 PCBA.

像 展示 在裡面 圖形 2A.級.級級, 這個 地 環 返回 到 這個 connec到r 住房 也許 是 到o 長的 對於 厚的 微帶線 傳輸 線 像 電磁的 能量 是 轉移 從…起 這個 連接器 引脚 到 這個 訊號 領導 屬於 這個 微帶線 印刷電路板. 使用 PCB 資料 具有 <一 href="一_href_0" t一rget="_bl一nk">高頻 電介質 常數 可以 加劇 這個 problem 通過 新增的 這個 與電有關的 長 屬於 這個 地 環. 這個 路徑 擴大 可以 原因 頻率-dep終止ent 問題, 因而發生的 在裡面 地方的 階段 速度 和 電容 差异. 二者都 屬於 這個m 是 相關的 到 這個 阻抗 在裡面 這個 轉型 區域 和 將 影響 它, 因而發生的 在裡面 回來 喪失 差异. 理想的, 這個 長 屬於 這個 地 環 應該 是 最小化 所以 那個 這個re 是 不 阻抗 异常 在裡面 這個 訊號 注射 地區. 筆記 那個 這個 地 指向 屬於 這個 連接器 展示 在裡面 圖形 2A 存在 只有 在 這個 bot到m 屬於 這個 環行, 和 這 是 這個 最差的 案例. 許多的 RF 連接器s 有 地 引脚 on 這個 相同的 層 像 這個 訊號. 在裡面 這 案例, 這個 PCB 將 而且 是 設計 具有 一 地在裡面g 襯墊 那裡.

圖2B級顯示了接地共面波導到微帶訊號注入電路。 這裡,電路的主體是微帶,但訊號注入區域是地面共面波導(GCP)。 共面發射微帶非常有用,因為它們可以最小化接地環路,並具有其他有用的特性。 如果連接器與訊號導線兩側的接地引脚一起使用,接地引脚間距會對效能產生重大影響。 研究表明,距離會影響頻率回應。

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圖形 2. 厚的 微帶線 傳輸 線 環行 和 比較長的 地 回來 路徑 到 連接器 (a)

接地共面波導到微帶訊號注入電路(b)

在裡面 實驗 具有 a 共面的 波導管 到 微帶線 基於 on 羅傑斯 1000萬 厚的 RO4350B 層壓板, 共面的 波導管 埠 具有 不同的 地 間距 但是 o這個rw是e 相像的 連接器 是 習慣於 (see 圖形 3). Connec到r A 有 A 接地 間隔 屬於 大概 0.030“ 和 連接器 B 有 A 地在裡面g 間隔 屬於 0.064“. 在裡面 二者都 案例, 這個 連接器 是 已發出 on 這個 相同的 環行.

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圖3:。 使用具有不同接地間隔的類似埠的同軸連接器測試共面波導到微帶電路

這個 X-ax是 是 這個 頻率, 5 千兆赫 每 網格. 在 低的 微波 頻率 (< 5 千兆赫), 這個 表演 屬於 這個 環行 是 這個 相同的, 但是 在 頻率 高的er 比 15 GHz, 這個 表演 屬於 這個 環行 具有 a 大的 地在裡面g 間隔 惡化. 這個 連接器 是 相像的, 雖然 這個 大頭針 直徑 屬於 這個 二 模型 是 輕微地 不同的, 連接器 B 有 a 更大的 大頭針 直徑 和 是 設計 對於 更厚 PCB資料. Th是 可以 而且 領導 到 表演 差异.

優化訊號注入的一種簡單有效的方法是最小化訊號傳輸區域的阻抗失配。 阻抗曲線基本上由於電感的新增而上升,由於電容的新增而下降。 對於圖2A所示的厚微帶傳輸線(假設PCB資料的介電常數較低,約為3.6),導體較寬-比連接器的內部導體寬得多。 由於電路引線和連接器引線之間的尺寸差異較大,囙此在過渡過程中會發生强烈的電容突變。 電容突變通常可以通過錐形電路引線來减少,以减小其與同軸連接器引脚之間的尺寸間隙。 縮小PCB引線將新增其靈敏度(或降低電容,從而抵消阻抗曲線中的電容突變)。

必須考慮對不同頻率的影響。 梯度越長,對低頻越敏感。 例如,如果在低頻時回波損耗很差,並且存在電容阻抗尖峰,則更長的梯度線可能是合適的。 相反,較短的梯度對高頻的影響較大。

對於 共面的 結構, 電容 增長s 什麼時候 相鄰 地 曲面 方法. 通常地, 這個 體貼 屬於 這個 訊號 注射 區域 是 已調整 在裡面 這個 correspond在裡面g 頻率 b和 通過 調整 這個 間距 之間 這個 坡度 訊號 線 和 這個 相鄰 地. 在裡面 所以me c像es, 這個 相鄰 地在裡面g 墊 屬於 這個 共面的 波導管 是 更廣的 沿著 一 部分 屬於 這個 坡度 線 到 regul在e 這個 低的er 頻率 b和. 這個n, 這個 間距 縮小範圍 在 這個 更廣的 部分 屬於 這個 坡度 線, 和 這個 更窄的 部分 是 不 長的 在裡面 長 到 影響 這個 高頻 b和. 在裡面 全體的, 這個 縮小範圍 屬於 這個 金屬絲 坡度 增長s 這個 感覺. 這個 長 屬於 這個 坡度 線 影響 這個 頻率 回答. 這個 電容 可以 是 改變 通過 改變 這個 相鄰 接地 墊 屬於 共面的 波導管s. 這個 間距 之間 墊 可以 改變 這個 頻率 回答, 哪一個 演奏 a 專業 角色 在裡面 這個 改變 屬於 電容式.

實例

圖形 4 提供 a 易於理解的 實例. 圖形 4A級級級 是 a 厚的 微帶線 傳輸 線 具有 a 長的 和 狹窄的 坡度. 這個 坡度 線 是 0.018“ (0.46 mm) 寬的 和 0.110“ (2.794 mm) 長的 在 這個 邊 屬於 這個 盤子, 和 最後 是comes a 50 Ï 線 width 屬於 0.064“ (1.626 mm) 寬的. 在裡面 圖形s 4b級 和 4c級級, 這個 長 屬於 這個 坡度 線 是comes 更短的. 領域 捲曲 航空站 連接器s 是 習慣於 和 不 焊接的, 所以 這個 相同的 內部的 conduc到r 是 習慣於 在裡面 每個 案例. 這個 微帶線 傳輸 線 是 2" (50.8mm) 長的 和 機械加工 在裡面 a 3000英里 (0.76mm) 厚的 RO4350B? 這個 電介質 常數 屬於 微波 環行 層壓板 是 3.66. 在裡面 圖形 4A, 這個 藍色 曲線 代表 這個 插入 喪失 ((S21)), 哪一個 波動 a 大量. 在…上 這個 與之相异的, S21 在裡面 圖形 4c 有 這個 最小的 數量 屬於 波動. 這個se 曲線s 顯示 那個 這個 更短的 這個 坡度, 這個 是tter 這個 表演.

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圖4:。 3種不同梯度線微帶電路的效能; 具有窄坡度(a)、减少坡度長度(b)和進一步减少坡度長度(c)的原始設計

也許圖4中最具說明性的曲線顯示了電纜、連接器和電路的阻抗(綠色曲線)。 圖4A中的大正向波表示連接到同軸電纜的連接器埠1,曲線上的另一個峰值表示電路另一端的連接器。 通過縮短梯度線,可以减小阻抗曲線的波動。 阻抗匹配的改善是由於訊號注入區梯度線的加寬和變窄。 更寬的坡度會降低性感。

我們 可以 學 更多 關於 這個 大小 屬於 這個 注射 是a 環行 從…起 an 傑出的 訊號 注射 設計 2, 哪一個 而且 使用 這個 相同的 pl在e 和 這個 相同的 厚的ness. A 共面的 波導管 到 這個 微帶線 環行 板, 使用 這個 經驗 在裡面 圖形 4, 生產 較好的 後果 比 在裡面 圖形 4. 這個 最 明顯的 改善 是 這個 elim在裡面ation 屬於 歸納法的 峰s 在裡面 這個 阻抗 曲線, 哪一個 在裡面 事實 是 一定程度上 由於 到 歸納法的 峰值 和 電容式 山谷. Us在裡面g 這個 對的 坡度 線 是 到 减少 這個 體貼 峰 雖然 使用 這個 注射 z一 共面的 接地 襯墊 coupl在裡面g 到 增長 體貼. 這個 插入 喪失 曲線 在裡面 圖. 5 是 平整的er 比 那個 在裡面 圖. 4C級 和 這個 回來 喪失 曲線 是 而且 改進. 這個 實例 展示 在裡面 圖形 4 顯示 不同的 後果 對於 微帶線 電路 使用 PCB 資料 具有 高頻能量和射頻/微波PCB 電介質 常數s or 不同的 厚es, or 對於 微帶線 環行s 使用 不同的 類型 屬於 連接器.