PCB Tecnico - Connettore per circuito stampato di montaggio senza saldatura

Una tendenza notevole è rappresentata dal crescente fabbisogno di larghezza di banda di prodotti elettronici ad alta frequenza e dai moderni circuiti di trasmissione dati, nonché dalla forte spinta verso moduli integrati per ridurre i costi e migliorare le prestazioni. Ciò significa che i connettori coassiali tradizionali non possono svolgere un ruolo importante nei componenti ad alta frequenza su larga scala. Tuttavia, le soluzioni di connessione per applicazioni di test e applicazioni di misura richiedono frequenze fino a 110 GHz e frequenze più elevate sono richieste nella fase di progettazione. Per risolvere questi problemi è stato sviluppato un connettore di precisione Rosenberger per circuito stampato senza saldatura.

Il solito tipo di implementazione dei connettori per montaggio superficiale è il montaggio ad angolo retto o il montaggio a bordo. Questi due tipi sono adatti a tutte le industrie della comunicazione che richiedono il controllo dell'impedenza e buone prestazioni di schermatura. I loro risultati sono affidabili, eccellenti e ripetibili. Tuttavia, poiché si muove ad una frequenza molto alta, cioè la lunghezza d'onda del segnale trasmesso è paragonabile alla dimensione del connettore, non è necessario considerare la struttura risonante di accoppiamento del percorso del segnale.

Ciò significa che un attento controllo della risonanza potenziale e della radiazione all'interfaccia del connettore e del circuito stampato è fondamentale per prevedere le prestazioni. La lunghezza d'onda è 3mm a 100GHz nel vuoto e la risonanza di 1/4 lunghezza d'onda (0.75mm) e mezza lunghezza d'onda (1.5mm) deve essere controllata. I vuoti e gli spazi vuoti sono piccoli rispetto a queste dimensioni e la lunghezza d'onda nel mezzo del circuito stampato è più piccola.

Spessore del substrato

Per lavorare in modellismo, lo spessore del substrato deve essere molto più piccolo di 1/4 lunghezza d'onda. Dato il materiale del substrato, il rapporto tra la larghezza della linea microstrip e lo spessore del substrato è costante. Pertanto, la dimensione del circuito d'onda millimetrica non dovrebbe superare alcuni decimi di millimetro ed è collegata elettricamente dalla sonda centrale del connettore di montaggio superficiale.

Ad esempio: Calcolare i parametri S del connettore montato sul bordo, come mostrato nella Figura 1. La figura 1 mostra che le prestazioni del segnale sono buone prima di 25GHz. Tuttavia, una forte risonanza è apparsa a 30 GHz. Ciò è causato dalla struttura risonante parassitaria, che è accoppiata alla linea di trasmissione attraverso lo spazio tra il connettore e la terra del circuito stampato. Questa struttura assorbe la parte principale del segnale, formando una banda stretta profonda che viene ridotta di circa alcuni dB nella perdita di inserzione, e allo stesso tempo formando un picco nella perdita di riflessione.

La parte principale del segnale si irradia nello spazio libero, che può causare potenziali interferenze ai circuiti adiacenti. Il diagramma logaritmico del campo della Figura 2 mostra che il campo frangia risonante passa attraverso lo spazio di terra. Sottolinea il suo modello fisico. Le sue prestazioni sono simili a un interruttore a guida d'onda con sonde di segnale e la sua funzione è simile a quella di una colonna di induttanza. Di seguito esamineremo come affrontare queste sfide.

Caratteristiche tecniche

La figura 3 descrive la topologia del connettore selezionato. La terra RF e la terra dello strato superiore sono collegati attraverso molti vias per mantenere il modello del circuito stampato. L'area del connettore è sul piano di terra superiore. Questo rende il pacchetto del connettore molto semplice e facile da progettare e allo stesso tempo non eccita la risonanza durante la conversione.

Per le linee a strisce, il contatto di segnale tipo "pentip" genera solo un carico capacitivo molto basso, condizione necessaria per la riflessione minima alle alte frequenze. Il piano di terra non ha bisogno di uno spazio, altrimenti renderà il design ingombrante. Quando i perni del segnale sono condotti fuori dalla superficie di montaggio del connettore, una volta installato il connettore, la forza elastica verrà applicata al pad del segnale, fornendo una connessione stabile e resistente alle vibrazioni.

Caratteristiche

• Connettori sono: RPC-2.92 (40GHz) 02K80A-40mL5, RPC-1.85 (70GHz) 08K80A-40mL5 e RPC-1.00 (110GHz) 01K80A-40mL5• Nessuna saldatura richiesta €¢ Pins di posizionamento preimpostati €¢ Il dispositivo di bloccaggio può ospitare una vasta gamma di spessori della scheda mentre fornisce una connessione a terra continua tra la superficie di contatto e la scheda del circuito €¢ Universal, Come previsto dalla simulazione, i risultati dei test hanno confermato le eccellenti prestazioni RF della nuova serie di connettori fino a 40GHz, 70GHz e 110GHz. Le perdite di riflessione e di inserimento dei tre prodotti sono mostrate rispettivamente nelle figure 4a e 4b. La risposta in frequenza ha un modello fino a 110GHz. La perdita di inserimento è del 50% della perdita della guida d'onda complanare sul circuito stampato. La perdita effettiva di inserimento del connettore è piuttosto bassa. Sullo stesso substrato sono state testate le versioni 70GHz e 110GHz. La versione a 40 GHz è progettata separatamente. Questo spiega la minore perdita di 02K80A-40M alle frequenze più basse. Ciò può essere dovuto solo a diversi layout dei circuiti stampati. La risposta TDR del connettore tipo 110GHz è mostrata nella Figura 5. L'interfaccia coassiale è sulla sinistra. Ciò conferma un buon controllo dell'impedenza lungo il percorso del segnale. Questo tipo di connettore ha una vasta gamma di applicazioni in test e misurazioni ad altissima frequenza e ha anche una vasta gamma di applicazioni in caso di radiazione minima obbligatoria e accoppiamento a circuiti adiacenti.