微波技術 - DIY高頻電路板的非常規方法

PCB電路板 對於大規模生產的產品來說是必不可少的. 即使是業餘愛好者, 稍加練習, 幾乎可以做到完美, 可重複電路. 此外, 對於頻率超過幾兆赫的高頻電路而言，具有良好接地層的印刷電路板非常重要. 接地板是一個大面積的銅層，在電路中的元件和電源之間起到低電感回路的作用. 它可以防止寄生電容跟踪高頻訊號形成雜訊. 如果缺少地平面, 你不會期望用麵包板製作的高頻電路工作良好, 即使它們工作正常.
但與用麵包板製作電路的速度和簡單性相比, 使用印刷電路板快速製作電路有缺點. 只要你不介意衣服上的髒亂和污漬，你就可以快速製作自己的印刷電路板, 並且願意自己鑽. 您也可以將自己的印刷電路板佈局發送給製造商，讓他們為您製作, 但至少需要幾天時間，而且價格非常昂貴.

所以我開始考慮是否有可行的替代方案 高頻電路板 易於檢測和修改. 在本文中, 我只展示了其中一個關鍵概念； 接下來的策略和方法將在未來幾周在IEEE頻譜網站上公佈. 應該說，這裡沒有原創內容：我只是使用了一些被遺忘了幾十年的科技. 我沒想到在工作頻率高達千兆赫和表面貼裝元件的時代，它們會非常有效.
一般來說, 這種方法首先需要一塊帶有未經處理銅箔的標準電路板, 通常為FR-4樹脂電路板. 而不是蝕刻線圈, 使用導線連接部件, 離開更大的地平面. 我做了一個“梳狀發生器電路”作為演示.
梳狀波發生器電路可以產生一組頻率範圍寬、邊界清晰的諧波. 我製作的頻率可以達到1GHz. 它是微波系統中非常有用的模塊. 該發生器的覈心是一個包含4個NAND邏輯門的74HC00集成電路. 25 MHz表面貼裝生成器生成的訊號將在串聯通過兩個NAND門後生成兩個略微延遲的方波訊號. 這些訊號進入最後一個反及閘, 產生窄脈衝, 形成諧波頻譜.
為了使電路, 我把銅層分成兩塊, 打算將頂部較小的區域用作5伏電源軌, 剩下的形成一個地平面.
為了隔離這兩個區域, 我剝掉了3個又長又薄的矩形銅箔作為電源軌的邊界. 首先用劃線器標記平行線； 然後, 將鋼尺靠近平行線標記, and use a cutter to cut through the copper along the steel rule (requires considerable strength, usually several times to cut through). 最後, 用烙鐵加熱平行線之間的銅箔, 然後用鑷子把每塊銅片都剝下來.
電路板通常是沒有通孔的單個接地板, 那麼如何安裝集成電路? 將集成電路的接地引脚向後彎曲，使其接觸表面, 然後將接地引脚放置在適當的位置，並將其焊接到接地層上. 彎曲其他針腳，使其與電路板平行, 然後直接將引線焊接到這些引脚上. 因為集成電路看起來像一隻伸腿的蟲子, 這種方法有時被稱為“死bug”方法. 這種方法的優點是，與使用傳統印刷電路板相比，更容易訪問連接點, 而且更容易焊接表面貼裝組件. 此外, 地平面上有一個區域，便於連接到梳狀波發生器功率調節器的散熱器.
從覆銅層上連續切割和剝離金屬帶可以在電路板中間形成一個隔離區域，作為表面安裝或通孔挿件組件之間的連接點. 該隔離區域與地面之間的電容非常小.
這種安裝方法的另一個優點是很容易檢查高頻電路是否確實按設計運行. Spectrum analyzers with 500ohm resistance probes (such as Tektronix P6056) are very suitable for this type of circuit. 您只需將測試電路節點附近的探頭遮罩接地. 將探頭的接地遮罩層連接到板上接地遮罩層的上部pogo引脚後, 我可以接地，無論探針在旁邊檢測到哪個針腳. (If you can't find a P6056 or similar probe, 你可以自己做一個：用50歐姆同軸電纜串聯一個450歐姆的電阻器, but remember to use a 50 ohm terminal on the analyzer side).
用這些方法生產的電路板並不總是很漂亮, but when I use these techniques to make 微波高頻電路板, 我取得了很好的成績. 你可以在網上跟我一起瞭解更多地平面以上的方法, 以及我和我的合作夥伴在製作高頻電路過程中使用的技能.