คำวิจารณ์เค้าโครง RF PCB: อินพุตบน PCB กล้องโทรทรรศน์วิทยุของฉัน

ฉันกำลังพยายามจัดเลย์เอาท์บอร์ดสำหรับกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่เรากำลังสร้างอยู่ที่งานของฉัน

นี่คือโครงสร้างระบบโดยรวม:

^{QRFH สำหรับ "Quad Ridged Feed Horn" มันเป็นสายอากาศที่ค่อนข้างลึกลับ}

โดยทั่วไปความตั้งใจคือการอนุญาตให้ทำการวัดที่มีความแม่นยำสูงอย่างมากพร้อมการสอบเทียบแบบ in-situ และการติดตามการดริฟท์ มีระบบในตัวสำหรับวัด SWR ของเสาอากาศเพื่อสอบเทียบการดริฟท์เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิการสอบเทียบสำหรับ SWR สอบเทียบผ่านความสามารถในการป้อน SWR oscillator เข้าสู่เครื่องวิเคราะห์โดยตรง oscillator ดริฟท์ในเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม, ไดโอดเสียง, การสิ้นสุดและไดโพลขนาดเล็กสำหรับวัด RFI ในพื้นที่

กรอก PDF ของทุกอย่างที่นี่

ต่อไปนี่คือเค้าโครงปัจจุบันของฉัน:

อัปเดตเค้าโครง:

รูปแบบดั้งเดิม:

กองขึ้น:

ชั้นบนสุด:

พื้นดิน 1:

พลังงานและการเชื่อมต่อระหว่างกัน:

พื้นดิน 2:

มุมมองโดยรวม:

สายส่งทั้งหมดควรอยู่ภายใน ~ 1Ωจาก50Ωโดยใช้ไดอิเล็กทริกของ FR4 จากบอร์ดเฮ้าส์ที่ฉันตั้งใจจะใช้

ตอนนี้ตั้งใจจะทำงานในย่านความถี่ 50-300 Mhz ดังนั้น dielectrics ที่ลึกลับกว่านั้นไม่ได้รับการรับประกัน แต่ฉันได้รับการพิจารณา

LNA แอมป์เป็นวงจรมินิCMA-5042 ที่มีTCBT-14 bias-tees
ป้องกันการเกิดไฟฟ้าสถิตบน I / O ที่ผ่านCLM-83-2W +
RF Switches เป็นJSW6-33DR + (สวิตช์ 6P มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าสวิตช์ 2P ดังนั้นฉันจึงใช้สวิตช์ 6P ในตำแหน่งสวิตช์ 2P เช่นกันความแตกต่างของราคาเป็นสิ่งที่ละเลยไม่ได้)
ตัวลดทอนแบบปรับค่าได้เป็นDAT-31R5-SPทั้งหมด

โดยพื้นฐานแล้วฉันกำลังมองหาบางสิ่ง

• เค้าโครงของฉันอย่างน้อยก็ดูมีสติเป็นส่วนใหญ่หรือไม่?
• ฉันมีสวิตช์ควบคุมและตัวลดทอนสัญญาณควบคุมที่ทำงานภายใต้การติดตาม RF แม้ว่าจะมีระนาบกราวด์อยู่ระหว่างนั้น ฉันไม่คิดว่านี่เป็นปัญหา แต่ RF นั้นแปลก

ฉันได้เก็บทหารไว้ให้ห่างจากสายส่ง RF ทุกสายให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยมีสิ่งกีดขวางเพียงเล็กน้อยรอบชิ้นส่วน SMT เพื่อป้องกันการบัดกรีไม่ให้เกิดร่องรอย

ส่วนใหญ่ฉันไม่ได้ทำเลย์เอาต์ RF มาก่อนดังนั้นฉันขอขอบคุณที่ป้อนข้อมูลใด ๆ

นี่คือความคิดและข้อกังวลของฉันตามการฝึกฝนและความผิดพลาดมากมายในการออกแบบผลิตภัณฑ์ย่านความถี่ 902-928MHz ISM บน FR4:

1. พิจารณาการเชื่อมต่อผ่านรู RF อย่างแน่นอนตามที่โฟตอนแนะนำ ตัวเชื่อมต่อ SMT หลุดออกได้อย่างง่ายดายโดยใช้ส่วนหนึ่งส่วนหรือทั้งหมดของแผ่นอิเล็กโทรดกับพวกเขาและมักจะตัดออกจำนวนเล็กน้อยของร่องรอยกลาง จุดอ่อนที่ฝังอยู่นั้นให้ความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้นเล็กน้อย: คุณกำลังพูดถึงแผ่นทองแดงชุบพันสองสามอันที่ขอบของแผ่นที่หนาเพียงไม่กี่พัน เวลาที่ใช้เพื่อลดระยะห่างจากช่องว่างจะชำระในครั้งแรกที่สายดึงยาก ... เฉพาะสายเคเบิลที่จะต้องเปลี่ยน ฉันปฏิเสธที่จะใช้ตัวเชื่อมต่อ SMT เพื่ออะไรก็ตามประสบการณ์ที่ยากลำบากทำให้ฉันทำเช่นนี้ ทางเลือกในการเชื่อมต่อสไตล์แนวตั้งหรือเจดีย์คือความหลากหลายของการยึดขอบ สิ่งเหล่านี้ไม่มีรูสำหรับยึดและเป็น "ตัวยึดพื้นผิว" แต่บัดกรีทั้งด้านบนและด้านล่าง ฉันไม่เคยหักสิ่งเหล่านี้หรือดึงมันออกมาจากกระดาน
2. การบัดกรีแผ่นความร้อนทั้งชิ้นส่วน RF ขนาดเล็กและตัวเชื่อมต่อขนาดใหญ่มีแนวโน้มที่จะทำให้ชิ้นส่วนขนาดเล็กเกินไปร้อนเกินไปในขณะที่รอให้ตัวเชื่อมต่อทองเหลืองขนาดใหญ่ให้ความร้อนมากพอที่จะไหลเวียนได้อย่างน่าเชื่อถือโดยเฉพาะ PCB พิจารณาการบัดกรีด้วยแผ่นความร้อนเพียง SMT ขนาดเล็กจากนั้นประสานด้วยมือให้มีอะไรใหญ่ การระบายความร้อนในแผ่นอิเล็กโทรดเป็นความคิดที่ดีสำหรับการบัดกรีแบบสม่ำเสมอและสม่ำเสมอ ฉันใช้พวกมันบนตัวเชื่อมต่อ RF สำหรับบอร์ด 902-928MHz ที่ไม่มีผลเสีย การปรากฏตัวของพวกเขาไม่สามารถวัดได้ ช่องว่างบาง ๆ นั้นจะต้องเป็นขั้นต่ำที่ผู้ขาย PCB ของคุณต้องการและคุณสามารถใช้ขาระบายความร้อนหลายตัวได้ จุดอ่อนในแผ่นขั้วต่อกราวด์ของขั้วต่อจะทำให้ตัวเชื่อมประสานยากขึ้น
3. การประมาณความต้านทาน 1% ของคุณนั้นดีมาก 5% เป็นไปได้ด้วย FR4 ถ้าคุณสามารถใช้การแก้ไขบอร์ดไม่กี่แบบปรับแต่งความกว้างของการติดตามวัสดุและกระบวนการผลิตจนกว่าคุณจะได้สูตรที่ถูกต้อง มิฉะนั้น 10% นั้นเป็นมาตรฐานที่แท้จริงสำหรับการผลิต PCB กระบวนการมาตรฐานของผู้ขาย โปรดทราบ: ความดันกดที่ใช้ในการเคลือบบอร์ดมีผลอย่างมากต่อความหนาของชั้นเคลือบสำเร็จรูปโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าชั้นที่ทำจากพรี preg ลองใช้วัสดุแกนกลางสำหรับชั้นความต้านทานที่ควบคุมได้เนื่องจากมันจะไม่ได้รับผลกระทบมากนักจากความแปรปรวนของความดัน ข ตำแหน่งของ PCB ของคุณในแผงผลิตขนาดใหญ่ (ที่กึ่งกลางและที่ขอบแผง) จะเปลี่ยนความดันการเคลือบเช่นเดียวกับตำแหน่งในการวางซ้อนของ PCB ต่างๆที่ถูกเคลือบในเวลาเดียวกัน การทำงานกับผู้ขาย PCB เราดำเนินการคูปองทดสอบ RF ที่ศูนย์และมุมและพบความแตกต่างที่สำคัญ ค. ความอดทนต่อความกว้างในการติดตามนั้นมอบให้โดยผู้ขาย PCB ของคุณตามประสบการณ์การแกะสลักและกระบวนการชุบ คำนวณผลกระทบของความกว้างการติดตามต่ำสุด / สูงสุดต่อความต้านทานลักษณะของคุณ การติดตามที่กว้างขึ้นนั้นมีความไวต่อความแปรปรวนความกว้างคงที่น้อยกว่า d ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของ FR-4 จากผู้ผลิตรายเดียวสามารถแตกต่างกันมากจากมากไปมากและขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่างแก้ว / เรซินของพรีเพรกหรือแกนกลางที่ใช้ในแต่ละชั้น การติดตามที่กว้างขึ้นนั้นมีความไวต่อความแปรปรวนความกว้างคงที่น้อยกว่า d ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของ FR-4 จากผู้ผลิตรายเดียวสามารถแตกต่างกันมากจากมากไปมากและขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่างแก้ว / เรซินของพรีเพรกหรือแกนกลางที่ใช้ในแต่ละชั้น การติดตามที่กว้างขึ้นนั้นมีความไวต่อความแปรปรวนความกว้างคงที่น้อยกว่า d ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของ FR-4 จากผู้ผลิตรายเดียวสามารถแตกต่างกันมากจากมากไปมากและขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่างแก้ว / เรซินของพรีเพรกหรือแกนกลางที่ใช้ในแต่ละชั้น
4. การติดตามลักษณะเฉพาะมีความถูกต้องเฉพาะในส่วนแนวตั้ง แต่ร่องรอยวงจรที่แท้จริงของคุณเป็นแนวนอนเป็นหลัก วาร์ป / ผ้าของ FR4 สามารถทำให้เกิดความแตกต่างที่วัดได้ในอิมพิแดนซ์ขึ้นอยู่กับทิศทางการติดตามแม้ว่าจะน้อยลงเมื่อความถี่ลดลง คุณไม่ได้บอกว่าคุณกำลังใช้ TDR หรือ VNA เพื่อวัดอิมพิแดนซ์ แต่อย่างใดอย่างหนึ่งควรทำดีกับร่องรอยง่าย ๆ ทั่วกระดาน หากคุณต้องการร่องรอยที่ยาวกว่าให้กลับกลอกเป็นส่วนตรงไปในทิศทางแนวนอนแทนที่จะเป็นแนวตั้ง ลองย้าย T2-A up และ T2-B ลงเพื่อทำให้การทำงานนี้ดีขึ้นถ้าจำเป็น
5. ดูการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างร่องรอย RF ขนาน ฉันไม่รู้ว่าแหล่งต่าง ๆ เปิดอยู่หรือไม่ เมื่อไม่ได้เลือกแหล่งสัญญาณจะถูกสะท้อนกลับจากสวิตช์ SP6T RF ซึ่งนำไปสู่คลื่นนิ่งและอาจเกิดผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด
6. จัดเตรียมสำหรับตัวป้องกันโลหะเพื่อล้อมวงจร

ที่นายจ้างคนก่อนหน้านี้ถือว่าเป็นการดีที่จะโยน RC 2 หรือ 3 ขั้นตอนของการกรอง RC ลงในสายควบคุมของสวิตช์ใด ๆ เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนใด ๆ ในสัญญาณเอาต์พุตผ่านสายควบคุมสวิตช์ ความถี่มุม 700Hz หรือ therabouts

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

จากมุมมองของ Schematic คุณจะเห็นแสงเล็ก ๆ ของตัวเก็บประจุและตัวกรองบายพาส รางจ่ายไฟ 3.3V สะอาดแค่ไหน

จากมุมมองเค้าโครงมันดูค่อนข้างดี โปรดทราบว่าสายส่งไม่ได้มีประสิทธิภาพมากนักสำหรับการวิ่งระยะสั้นเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นดังนั้นคุณอาจจะสบายดี

คุณอาจต้องการเพิ่มตัวระบายความร้อนให้กับตัวเชื่อมต่อ