Projeto de rastreamento de RF de 50 ohms para 2,4 GHz… PCB FR-4 de dupla camada

Vou usar um transceptor de 2,4 GHz no meu novo projeto. O material da placa de circuito impresso será FR-4 com 1,6 mm de espessura e o conector é uma SMA. Minha dúvida é sobre o rastreamento de RF que deve ter impedância de 50 ohms. Usando o AppCAD 4.0, inserindo os parâmetros mostrados abaixo, obtive um resultado de 50 ohms para Width = 45mils e Gap = 8 mils do rastreamento de RF ao GND. Também obtive quase o mesmo resultado na calculadora online. Essa combinação (45/8 mils) parece correta para você?

O que mais posso fazer para melhorar meu layout? Saudações.

visão transparente:

edit: esse é meu layout final ...

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Seus cálculos são verificados quanto aos valores fornecidos, mas lembre-se de que a constante dielétrica do FR-4 não é rigidamente controlada e pode variar entre 4,35 e 4,7 entre fabricantes [1]. Como o comprimento do seu rastreamento é muito curto, essa variação não terá um grande efeito (você pode tentar os valores na calculadora). Para aplicações mais exigentes, estão disponíveis materiais especiais de PCB de alta frequência (por exemplo: Rogers RO4000 [2]), porém são muito mais caros de produzir.

Pode ser benéfico desativar as térmicas ao redor dos orifícios do pino GND do conector de RF. Por ter uma conexão de terra sólida, você reduz a indutância parasitária no caminho da corrente de retorno, o que melhora a integridade do sinal.

Se você usar um guia de onda coplanar, o cobre derrama abaixo e nas laterais do condutor deve ser fortemente referenciado um ao outro. Isso significa colocar vias para 'costurar' os planos superior e inferior juntos, ao longo dos dois lados do condutor, para cercá-lo com a conexão de aterramento. Isso é discutido em [3].

A distância de costura recomendada entre as vias deve ser no máximo λ / 4, com λ / 10 como ideal. Para 2,4 GHz, isso resulta em uma distância máxima de 3,12 cm, com 1,25 cm recomendados. Portanto, para comprimentos maiores de traços e frequências mais altas, a costura se torna mais importante do que nesse caso com um comprimento muito curto.

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/FR-4, consulte: permissividade constante dielétrica

[2] https://www.rogerscorp.com/documents/726/acs/RO4000-LaminatesData-sheet.pdf.

[3] Escolha o tamanho de via para proteção e costura

para essa curta distância (abaixo de 1/8 de comprimento de onda), os requisitos de impedância ficam muito mais frouxos; portanto, essa premissa é mais do que adequada e alinha-se com minha própria calculadora.

Quanto ao layout, não posso culpá-lo particularmente, você está mantendo uma boa separação entre ele e outros sinais próximos, você tem vias próximas ao terra do sinal para que a corrente de retorno no avião do lado oposto não tenha um desvio grande , você acertou bem e verdadeiramente a espingarda na sua prancha com vias de avião no solo.

A única coisa com que luto é identificar onde está o capacitor de desacoplamento; para isso, a tampa de desacoplamento deve estar o mais próxima possível dos pinos, idealmente do mesmo lado que o chip, com seus traços no mesmo lado da placa. Se for o par no centro esquerdo, eu giraria no mínimo o inferior e possivelmente os deslocaria um pouco para tornar suas conexões o mais curtas possível para o chip.

Para o que os outros disseram, vou acrescentar,

• Você provavelmente não quer deixar o chão preencher entre os blocos do seu capacitor de bloqueio de CC. Provavelmente, isso levará ao excesso de capacitância para o aterramento e degradará a perda de retorno da sua entrada de RF.

• Você pode mover um pouco mais o conector de RF, para que o capacitor de bloqueio não precise estar diretamente embaixo dele. Você precisa de bastante espaço ao redor das pernas de terra do conector para permitir a solda por ondas seletivas ou para que um ferro grande e gordo chegue lá (mais agora que você removeu o alívio térmico).