Новости PCB - анализ метода введения сигнала PCB на печатных платах

The process of transferring high-frequency energy from the coaxial сцепление to the printed circuit board (PCB) is usually called signal injection, его характеристики трудно описать. The efficiency of energy transfer varies greatly due to different circuit structures. Factors such as PCB material and its thickness and operating frequency range, и дизайн разъема и его взаимодействие с материалами цепи будут влиять на производительность. с помощью понимания различных параметров инжекции сигналов, обзор некоторых примеров оптимизации методов инжекции радиочастотных и микроволновых сигналов, the performance can be improved.

Осуществление эффективной инжекции сигнала связано с проектированием. Generally, оптимизация широкополосной связи более трудна, чем оптимизация узких полос. Generally, с увеличением частоты инжекция высокой частоты становится все труднее, по мере увеличения толщины материала цепи и усложнения конструкции схемы могут возникнуть дополнительные проблемы.
Signal injection design and optimization

The signal injection from the coaxial cable and сцепление to the microstrip панель PCB Как показано на диаграмме 1. The electromagnetic (EM) field distribution through the coaxial cable and the connector is cylindrical, а распределение электромагнитного поля в PCB плоско или прямоугольно. From one propagation medium to another, распределение на местах изменится, чтобы приспособиться к новым условиям, приводить к аномалии. изменение зависит от типа диска; например, инжекция сигнала от коаксиального кабеля и соединителя к микрополосе, grounded coplanar waveguide (GCPW), или ленточная линия. The type of coaxial cable connector also plays an important role.

оптимизация включает несколько переменных. It is useful to understand the EM field distribution within the coaxial cable/connector, but the ground loop must also be considered as part of the propagation medium. преобразование сглаживания импедансов из одного распространителя в другой обычно помогает. понимание емкости и индуктивного сопротивления при разрыве импеданса позволяет нам понять поведение схемы. If three-dimensional (3D) EM simulation can be performed, можно наблюдать распределение плотности тока. In addition, Было бы желательно рассмотреть фактические обстоятельства, связанные с радиационными потерями.
Хотя контур заземления между связью передатчика сигнала и PCB не кажется проблемой, and the ground loop from the connector to the PCB is very continuous, не всегда так. There is usually a small surface resistance between the metal of the connector and the PCB. электропроводность сварных цехов, соединяющих различные детали и эти детали. ниже низких радиочастот и микроволн, the impact of these small differences is usually small, но при более высокой частоте влияние на производительность очень сильно. The actual length of the ground return path will affect the transmission quality that can be achieved with a given connector and PCB combination.

Как показано на диаграмме 2a, when electromagnetic energy is transferred from the connector pins to the signal wires of the microstrip PCB, для более толстых линий передачи на микрополосе контур заземления в корпусе обратной связи может быть слишком длинным. использование материал PCB with a higher dielectric constant will increase the electrical length of the ground loop, Это обострило проблему.. расширение пути может вызвать проблемы, связанные с частотой, это, в свою очередь, приводит к локальным фазовым колебаниям скорости и емкости. Both are related to the impedance in the transformation area and will affect it, разница, приводящая к убыткам. идеальный, the length of the ground loop should be minimized so that there is no impedance anomaly in the signal injection area. обратите внимание, что место соединения соединения, показанное на рисунке 2а, находится только на дне цепи, Это худшая ситуация.. Many RF connectors have ground pins on the same layer as the signal. В таком случае, the ground pad is also designed on the PCB.
На рисунке 2b показана схема инжекции заземленного сопутствующего волновода на микрополосный сигнал. здесь, the main body of the circuit is microstrip, but the signal injection area is grounded coplanar waveguide (GCPW). сопутствующая эмиссионная микрозона полезна, так как она сводит к минимуму контур заземления и обладает другими полезными свойствами. соединитель с заземленным штырем по обе стороны линии сигнала, расстояние между заземленными выводами оказывает значительное влияние на производительность. It has been shown that this distance affects the frequency response.

эксперимент с микрополосой при использовании плоскостного волновода с плоским слоем слоя RO4350B толщиной 10 мм, a connector with a different grounding distance between the coplanar waveguide port and other parts was used (see Figure 3). The ground separation of connector A is approximately 0.030 ", and the ground separation of connector B is 0.064 ". In both cases, соединитель передает сигнал в одну цепь.

частота представителей оси x, Каждый раздел 5 ггц. When the microwave frequency is lower (< 5 GHz), эквивалентность производительности, Но если частота выше 15 ггц, the performance of the circuit with a larger ground separation becomes worse. соединение аналогично, Хотя диаметр чека этих двух типов несколько различается, соединение б диаметр иглы больше, предназначено для более толстых кабелей материал PCB. Это может также привести к различиям в производительности.
простой эффективный метод оптимизации инжекции сигналов - это свёрнутое сопротивление зоны передачи сигналов. увеличение кривых сопротивлений в основном обусловлено увеличением индуктивности, снижение кривой сопротивлений вызвано увеличением емкости. For the thick microstrip transmission line shown in Figure 2a (assuming that the dielectric constant of the PCB material is low, около трёх.6), провод гораздо шире внутреннего проводника соединителя. из - за больших различий в размерах проводника и соединительного провода цепи, в процессе трансформации происходит сильная емкостная мутация. It is usually possible to reduce the capacitive mutation by gradually tapering the circuit wire to reduce the size gap formed at the place where it is connected to the pin of the coaxial connector. сузить диапазон линия PCB will increase its inductance (or decrease its capacitance, изменение емкости в кривой сопротивления.
необходимо учитывать последствия для различных частот. Longer gradation lines will be more sensitive to low-frequency production. например, если потеря эхо при низкой частоте является низкой, то одновременно существует пиковый емкостный импеданс, использовать более длинную асимптотическую линию. Conversely, более короткие градиентные линии оказывают большое влияние на высокие частоты.

For coplanar structures, емкость увеличивается при приближении соседних пластов. Usually, индуктивная емкость зоны инжекции путем регулирования расстояния между линией асимптотической сигнализации и прилегающей породой в пределах соответствующей полосы частот. В некоторых случаях, прилегающая прокладка в плоскостном волноводе шириной на отрезке конической линии для регулирования нижних частот. Then, в более широкой части асимптотической линии асфальт сужается, и длину более узкой части меньше, не влияет на более высокую частоту. Вообще говоря, the narrowing of the wire gradient will increase the sensitivity. длина градиента влияет на Частотную реакцию. смежная заземляющая прокладка с переходом на копланарный волновод может изменить емкость. The pad spacing can change the frequency response, играть главную роль в изменении емкости.
Instance

Figure 4 provides a simple example. Figure 4a is a thick microstrip transmission line with long and narrow tapered lines. градиентная линия 0.018" (0.46 mm) wide at the edge of the board, 0.110" (2.794 mm) long, В итоге получается 50 © ширина линии 0.064" (1.626 mm) wide. На диаграммах 4b и 4c, длина градиента уменьшилась.. The field crimpable terminal connector is selected and is not soldered, Поэтому в каждом случае используется один и тот же внутренний проводник. The microstrip transmission line is 2" (50.8 mm) long and is processed in a 30mil (0.76 mm) thick RO4350B? Microwave circuit On the laminate, диэлектрическая постоянная 3.66. In Figure 4a, the blue curve represents the insertion loss (S21), which fluctuates a lot. напротив, S21 in Figure 4c has the least amount of fluctuations. эти кривые указывают на то, что градиентная линия меньше, the higher the performance.

Возможно, наиболее показательная кривая на рис. 4 показывает сопротивление кабеля, connector, and circuit (green curve). на рис. 4а большой передний гребень волны, указывающий на соединение с коаксиальным кабелем порт соединителя 1, другой пиковый соединитель на кривой, представляющий другой конец схемы. The fluctuation on the impedance curve is reduced due to the shortening of the gradual change line. Улучшение согласования импедансов вызвано тем, что градации серого в зоне инжекции сигнала становятся все более широкими и узкими; Более широкая асимптотическая линия снижает индуктивность.
Мы можем узнать больше о размерах схемы в зоне инжекции из дизайна отличного сигнала инжектирования 2. This circuit also uses the same board and the same thickness. фазовращательная фазовращающая, опыт использования рисунка 4, На рисунке 4 достигнуты лучшие результаты. Наиболее заметным улучшением является устранение пика индукции в кривой сопротивлений. In fact, Это вызвано некоторыми пиками индуктивности и долиной емкости.. использовать правильную градиентную линию для снижения пика индукции до минимума, и в зоне инжекции для увеличения индуктивности используется стыковая прокладка. Диаграмма 5 интерполяционная кривая потерь, and the return loss curve is also improved. для микросхем материал PCB with higher dielectric constants or different thicknesses, микрополосная схема с разными типами соединений, примеры, показанные на рис..
Введение сигнала - очень сложная проблема., быть под влиянием множества различных факторов. This example and these guidelines are designed to help designers understand the basic principles.