PCB RFレイアウトの批評：私の無線望遠鏡PCBへの入力

私は自分の仕事の1つで構築している電波望遠鏡のボードレイアウトを作成しようとしています。

次に、全体的なシステムトポロジを示します。

^{QRFHは「Quad Ridged Feed Horn」用です。それはかなり難解なアンテナタイプです。}

基本的には、その場でのキャリブレーションとドリフトトラッキングにより、非常に高精度な測定を可能にすることを目的としています。温度変化による物理的変化によるドリフトを校正するためにアンテナSWRを測定するための組み込みシステム、SWR発振器をアナライザーに直接供給する機能によるSWR校正器の校正、追跡を可能にするオプションのパイロットトーンがあります。スペクトルアナライザの発振器ドリフト、ノイズダイオード、終端、およびローカルRFIを測定するための小さなダイポール。

ここにあるすべての完全なPDF

とにかく、これが私の現在のレイアウトです：

更新されたレイアウト：

元のレイアウト：

積み重ねる：

上層：

地面1：

電源と相互接続：

地面2：

全体図：

すべての伝送ラインは、使用するボードハウスからのFR4の誘電体を考慮して、50Ωの1Ω以内にする必要があります。

現在、これは50〜300 Mhz帯域で動作するように意図されているため、難解な誘電体は実際には保証されませんが、検討中です。

LNAアンプは、TCBT-14バイアスT 型のミニサーキットCMA-5042です。 I / OのESDプロテクターはCLM-83-2W +を介して行われます。 RFスイッチはJSW6-33DR +です（6Pスイッチのパフォーマンスは2Pスイッチよりも優れているため、2Pスイッチの位置にも6Pスイッチを使用しています。価格差は無視できます）。 可変減衰器はすべてDAT-31R5-SPです。

基本的に、私はいくつかのことを求めています。

• 私のレイアウトは少なくともほとんど正気に見えますか？
• グランドプレーンを挟んでも、スイッチと減衰器の制御トレースをRFトレースの下で実行しています。これは問題ではないと思いますが、RFは奇妙です。

私は、はんだがトレースを流れ落ちるのを防ぐために、SMT部品の周りの障壁がほとんどない状態で、はんだマスクをすべてのRF伝送ラインからできる限り遠ざけています。

ほとんどの場合、これまでRFレイアウトを行ったことがないので、どんな入力にも感謝します。

FR4での902-928MHz ISMバンド製品の設計における多くの実践とミスに基づいた、私の考えと懸念は次のとおりです。

1. The Photonが示唆するように、スルーホールRFコネクタを確実に検討してください。SMTコネクタは、それらのパッドの一部またはすべてを取り除いて簡単に外れ、多くの場合、中央のトレースのかなりの量を取り除きます。埋め込まれたビアは、追加の強度をほとんど提供しません。数千分の1の厚さのパッドの端をグリップしている数千分の1のめっき銅について話していることになります。クリアランスを削り出すのに費やした時間は、ケーブルが最初に強く引っ張られたときに報われます...ケーブルのみを交換する必要があります。私は何のためにSMTコネクタを使用することを拒否します、難しい経験が私にこれをさせます。垂直またはパゴダスタイルのコネクタの代わりに、エッジマウントのバリエーションがあります。これらには取り付け穴がなく、「表面実装」ですが、上面と下面の両方にはんだ付けします。私はこれらの1つを壊したり、ボードから1つ引き出したりしたことがありません。
2. 小さなRFコンポーネントと大きなコネクタの両方をホットプレートはんだ付けすると、大きな真鍮コネクタが確実にリフローするのに十分に熱くなるのを待っている間、最小のコンポーネントが過熱する可能性があります。特に、真鍮とPCB。小さなSMTのみをホットプレートはんだ付けしてから、大きなものを手はんだ付けすることを検討してください。パッドのサーマルレリーフは、均一で信頼性の高いはんだフローのために常に良い考えです。私はそれらを902-928MHzボードのRFコネクタで使用し、悪影響はありません。それらの存在は測定できません。薄いギャップは、PCBベンダーが必要とする最小限のものである必要があり、複数のサーマルレッグを使用できます。コネクタのグランドパッドのビアにより、コネクタのはんだ付けがはるかに困難になります。
3. 1％インピーダンスの推定は非常に楽観的です。適切なレシピが得られるまでトレース幅、材料、および製造プロセスを微調整するいくつかのボードリビジョンを費やすことができる場合、FR4では5％が可能です。それ以外の場合、10％はベンダーの標準プロセスPCB製造の事実上の標準です。次の点に注意してください。ボードをラミネートするために使用されるプレス圧力は、特に層がプリプレグでできている場合、完成した層の厚さに大きな影響を与える可能性があること。圧力変動の影響をあまり受けないため、インピーダンス制御層にはコア材料を使用してください。b。大きな製造パネル内のPCBの位置（中央とパネルの端）は、同時にラミネートされるさまざまなPCBのスタック内での位置と同様に、ラミネート圧力を変化させます。PCBベンダーと協力して、センターとコーナーでRFテストクーポンを実行したところ、大きな違いが見つかりました。c。トレース幅の許容誤差は、エッチングおよびメッキプロセスの経験に基づいてPCBベンダーによって提供されます。特性インピーダンスに対する最小/最大トレース幅の影響を計算します。幅の広いトレースは、固定されたトレース幅の変動に対する感度が低くなります。d。単一のメーカーのFR-4の誘電率は、ロットごとに、また各層で使用されるプリプレグまたはコアのガラス/樹脂比に応じて、かなり変動する可能性があります。幅の広いトレースは、固定されたトレース幅の変動に対する感度が低くなります。d。単一のメーカーのFR-4の誘電率は、ロットごとに、また各層で使用されるプリプレグまたはコアのガラス/樹脂比に応じて、かなり変動する可能性があります。幅の広いトレースは、固定されたトレース幅の変動に対する感度が低くなります。d。単一のメーカーのFR-4の誘電率は、ロットごとに、また各層で使用されるプリプレグまたはコアのガラス/樹脂比に応じて、かなり変動する可能性があります。
4. 特性化トレースは垂直セグメントでのみ正確ですが、実際の回路トレースは主に水平です。FR4の縦糸/横糸は、トレース方向に応じてインピーダンスに測定可能な差異を引き起こす可能性がありますが、周波数が低下するほどではありません。TDRとVNAのどちらを使用してインピーダンスを測定しているかはわかりませんが、どちらか一方は、基板全体を真っすぐに通る単純なトレースで問題ないはずです。より長いトレースが必要な場合は、垂直部分ではなく水平方向に直線部分を蛇行させます。必要に応じて、T2-Aを上に、T2-Bを下に動かして、この動作を改善してみてください。
5. 並列RFトレース間の結合に注意してください。さまざまなソースが常にオンになっているかどうかはわかりません。ソースが選択されていない場合、それはSP6T RFスイッチから反射され、定在波につながり、予期しない結果になる可能性があります。
6. 回路を囲む金属シールドを準備します。

以前の雇用者では、スイッチの制御ラインを介して出力信号にノイズがカップリングするのを防ぐために、スイッチの制御ラインに2〜3段のRCフィルタリングを投入することをお勧めしました。700Hzコーナー周波数またはサーバウト。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

回路図の観点からは、バイパスコンデンサとフィルタリングに少し目を向けます。3.3V電源レールはどれくらいきれいですか？

レイアウトの観点から、それはかなりよく見えます。伝送線路は波長に比べて短い実行では実際には効果的ではないので、おそらく問題はありません。

コネクタにサーマルリリースを追加することもできます。