03.08.2021 08:08
Leka_engineer 26 6500 Источник

                                                                                                 I.      Вступление

Сейчас активно используется технология печатных плат. Усилители на основе вакуумных ламп заменяются твердотельными усилителями на кристаллах (которые требуют подложку и иногда дополнительные цепи согласования). Печатные антенны на основе патчей или печатных диполей просты в изготовлении. Различные другие изделия для систем и лабораторного использования также часто изготавливаются по печатной технологии. Таким образом инженер-разработчик часто использует печатные платы.

Большинство СВЧ устройств имеют выходы в виде коаксиальных соединителей. Часто разработчики уделяют внимание всем узлам схемы, но игнорируют коаксиально-полосковый переход. В этой работе показана важность согласования перехода «соединитель-печатная линия передачи», показаны типы соединителей и предложен метод согласования КПП.

                                                                                                     II.    Задача

A.    Типы печатных линий передачи

Существует не так много различных печатных линий передачи. Наиболее распространённые (рис.1) – микрополосковая и копланарная [1].

Рис. 1. Сравнение распределения Е и Н полей в микрополоской и копланарной линиях передачи [2].
Рис. 1. Сравнение распределения Е и Н полей в микрополоской и копланарной линиях передачи [2].

Копланарные линии передачи, или заземлённый копланар, имеют земляные полигоны в непосредственной близости от полоска, а также боковые стенки, обычно реализуемые с помощью металлизированных отверстий.

B.    Типы коаксиальных соединителей

Есть множество различных коаксиальных соединителей [3]. Каждый соединитель может быть мысленно разделён на 2 составляющие: интерфейс и переход. Интерфейс стандартен, он определяет соединение двух разъёмов одного типа. Характеристика рабочей полосы частот, указанная в листе данных, определяется интерфейсом. Часть перехода определяет механическое соединение между разъёмом и печатной платой. Переход всегда различен, таким образом, он является объектом электродинамической оптимизации. Коаксиальная линия передачи и печатная полосковая линия передачи имеют различные распределения полей Е и Н. Именно электродинамически-оптимизированный переход определяет максимальную рабочую частоту, которая всегда меньше частоты интерфейса.

Исследование, описанное в данной работе сделано на основе стандартов SMA/3,5-мм/2,92-мм. Эти типы механически совместимы и могут подвергаться сравнению.

Основные типы реализации механической части перехода представлены ниже:

·        Панельные разъёмы (рис.2) устанавливаются в отверстия в стенке. Центральный штырь ложится на полосок и припаивается к нему (рис.3).

Рис. 2. Amphenol 132147 48
Рис. 2. Amphenol 132147 48

 

Рис. 3. Переход «панельный разъём – микрополосок»
Рис. 3. Переход «панельный разъём – микрополосок»

Такие разъёмы ещё называют фланцевыми или блочными.

Однако к блочным относятся ещё и разъёмы без фланца, которые вкручиваются в стенку корпуса (например многим известный 751-й) . Это чаще всего герметичные коннекторы, которые необходимо опаивать. Недостаток сложности изготовления посадочного места компенсируется относительно широкой полосой рабочих частот (в зависимости от типа подложки печатной платы и типа диэлектрика разъёма, можно получить приёмлемый уровень КСВ на частотах до 18 ГГц без особых усилий)

·        Краевые разъёмы припаиваются к полоску и земляному полигону с обратной стороны печатной платы (рис.4).

Рис. 4. Краевой SMA разъём на микрополосковой линии [4]
Рис. 4. Краевой SMA разъём на микрополосковой линии [4]

·        Вертикальные разъёмы, предназначенные для монтажа в отверстия на плате, а также для поверхностного монтажа представлены на рисунках 5 и 6.

 

Рис. 5. SMA разъём для монтажа в отверстия на плате фирмы Амитрон Электроникс
Рис. 5. SMA разъём для монтажа в отверстия на плате фирмы Амитрон Электроникс
Рис. 6. Разъём для поверхностного монтажа Molex 73251-1352
Рис. 6. Разъём для поверхностного монтажа Molex 73251-1352

·        Составные разъёмы из фланца и гермоввода монтируются в стенку корпуса (рис.7).

Рис. 7. Панельный разъём с гермовводом
Рис. 7. Панельный разъём с гермовводом

Существуют прекрасные разъёмы типов 3,5 и 2,92 российской фирмы Микран. Из плюсов такой конструкции - широкая полоса частот, герметичность. Из минусов - сложность изготовления посадочного места, цена и большой срок поставки.

Обращаю ваше внимание и советую к прочтению application note от Микрана, где описан метод измерения (см. стр. 48) .На рисунке ниже спойлер:

Рис.8 Схемное представление экспериментальной сборки
Рис.8 Схемное представление экспериментальной сборки

C.   Рабочая полоса частот

В даташите производители указывают максимальную рабочую частоту интерфейса.

На рисунках 9-13 показаны примеры коаксиально-полосковых переходов с разъёмами типов SMA и 2,92-мм, а также представлены частные зависимости КСВ. Все представленные ниже графики получены автором данной статьи.

 

Рис. 9. Разъём 2,92-мм (с гермовводом) фирмы Микран на микрополосковой линии передачи (Rogers RO4003C 0,508 мм) и частотная зависимость КСВ
Рис. 9. Разъём 2,92-мм (с гермовводом) фирмы Микран на микрополосковой линии передачи (Rogers RO4003C 0,508 мм) и частотная зависимость КСВ

Рис. 10. SMA разъём Амитрон Электроникс SMA-KHDC8006 с копланарной линией передачи (Rogers RO4003C 0,508мм, ширина полоска 1,1 мм, зазор 0,8 mm) и частотная зависимость КСВ
Рис. 10. SMA разъём Амитрон Электроникс SMA-KHDC8006 с копланарной линией передачи (Rogers RO4003C 0,508мм, ширина полоска 1,1 мм, зазор 0,8 mm) и частотная зависимость КСВ

Серия KHDC - не обычные краевые разъёмы, внутри коаксиала есть ступенька, благодаря которой, рабочая полоса частот расширяется до 10-15 ГГц в зависимости от типа ЛП и подложки.

Рис. 11. SMA разъём SMA-KHDC8006 с микрополосковой линией передачи (Rogers RO4003C LP 0,525мм) и частотная зависимость КСВ
Рис. 11. SMA разъём SMA-KHDC8006 с микрополосковой линией передачи (Rogers RO4003C LP 0,525мм) и частотная зависимость КСВ
Рис. 12. Разъём SMA-KFD84 с микрополосковой линией передачи длиной 26мм (Rogers RO4003C 0,508мм) и частотная зависимость КСВ
Рис. 12. Разъём SMA-KFD84 с микрополосковой линией передачи длиной 26мм (Rogers RO4003C 0,508мм) и частотная зависимость КСВ
Рис. 13. SMA разъём SMA-KFD84 с микрополосковой линией передачи длинной 60мм (Rogers RO4003C 0,508мм) и частотная зависимость КСВ
Рис. 13. SMA разъём SMA-KFD84 с микрополосковой линией передачи длинной 60мм (Rogers RO4003C 0,508мм) и частотная зависимость КСВ

По совокупности моих исследований автора (а также моих коллег), можно сделать вывод о том, что обычные краевые разъёмы приемлемо работают до 4 ГГц. Существуют исключения, о которых необходимо упомянуть:

·        Вертикальный соединитель 3,5-мм фирмы Rosenberger с подпружиненным центральным контактом (рис. 14) и его аналоги.

Рис. 14. Rosenberger 03K721-40MS3
Рис. 14. Rosenberger 03K721-40MS3

·        Не требующий пайки краевой разъём фирмы Southwest Microwave (рис.15). На рисунке 16 показан график частотной зависимости КСВ на такой же плате, как на рисунке 10.

 

Рис. 15. Серия краевых разъёмов high performance Super SMA Southwest Microwave
Рис. 15. Серия краевых разъёмов high performance Super SMA Southwest Microwave
Рис. 16. Краевой разъём Southwest Microwave 1092-03A-6 (тип 2,92 мм) с копланарной линией передачи (Rogers RO4003C 0,508мм, ширина полоска 1,1 мм, зазор 0,8 mm) и частотная зависимость КСВ
Рис. 16. Краевой разъём Southwest Microwave 1092-03A-6 (тип 2,92 мм) с копланарной линией передачи (Rogers RO4003C 0,508мм, ширина полоска 1,1 мм, зазор 0,8 mm) и частотная зависимость КСВ

 

Тут следует сказать, что отличие между Super SMA и 2,92 в этих сериях только во фланце, основное тело разъёма одинаковое. Ниже представлены еще примеры этих разъёмов на разных платах.

Рис. 17 Краевой разъём Southwest Microwave 1092-03A-6 с микрополосковой линией передачи (Rogers RO4003C 0,508мм) и частотная зависимость КСВ
Рис. 17 Краевой разъём Southwest Microwave 1092-03A-6 с микрополосковой линией передачи (Rogers RO4003C 0,508мм) и частотная зависимость КСВ
Рис. 18. Краевой разъём Southwest Microwave 1092-03A-6 с копланарной линией передачи (Rogers RO4003C 0,813мм, tapered) и частотная зависимость КСВ
Рис. 18. Краевой разъём Southwest Microwave 1092-03A-6 с копланарной линией передачи (Rogers RO4003C 0,813мм, tapered) и частотная зависимость КСВ
Рис. 19. Краевой разъём Southwest Microwave 1092-03A-6 с микрополосковой линией передачи (Rogers RO4003C 0,813мм, tapered) и частотная зависимость КСВ
Рис. 19. Краевой разъём Southwest Microwave 1092-03A-6 с микрополосковой линией передачи (Rogers RO4003C 0,813мм, tapered) и частотная зависимость КСВ

Часто аналогом такого разъёма считают коннекторы Rosenberger 32K243-40ML5, однако это неправильно. Центральную жилу (пин) необходимо паять, а перфоманс таких разъёмов оставляет желать лучшего, ведь они дают совершенно непредсказуемый результат в зависимости от того, как ты их прикрутишь.

Рис. 20. Rosenberger 32K243-40ML5
Рис. 20. Rosenberger 32K243-40ML5

Ещё один кандидат - розетка CON2A-29F от отечественного предприятия Таир. Из статьи К.Б. Джуринского для "Компоненты и Технологии" . Корпус такого разъёма предлагается оставлять на плате, а одну розетку можно вкручивать и выкручивать, таким образовм используя одну для нескольких плат. Но, центральную жилу тоже необходимо припаивать.

Рис.20. Краевой разъём предприятия Таир
Рис.20. Краевой разъём предприятия Таир

Больше интересных и необычных конструкций разъёмов в моей следующей статье. Уже начала оформлять для вас подборку, которую копила годами.

Рабочая полоса частот панельных разъёмов с гермовводом определяется структурой и точностью изготовления монтажного отверстия, которое соответствует гермовводу. Также на максимальную частоту влияет тип и толщина подложки.

Максимальная рабочая частота перехода с панельными разъёмами ограничивается 4 ГГц и может быть увеличена до 18 ГГц при использовании ступенчатой структуры отверстия в стенке корпуса и сужения на микрополосковой линии.

                                                                                           III.  Согласование

Коаксиальные и полосковые линии передачи имеют различные распределение полей и конструкцию. Качественный переход требует особого внимания. Далее представлены некоторые общие рекомендации, однако, следует помнить, что каждая пара «соединитель-полосок» имеют свою оптимальную конструкцию.

При проектировании устройства первый этап согласования может сделан в виде модели в электродинамическом пакете. Иногда требуется второй этап в случае, если из-за неидеальности соединителя характеристики сильно отличаются от модели. В таком случае инженер добавляет в модель разъёма детали, либо добавляет некие элементы согласования на образце.

В данной работе часто используется термин «рабочая частота». Авторы считают, что допустимый уровень КСВ в рабочей полосе частот составляет 1,5 на пару соединителей. Существует несколько способов проверки качества перехода:

·        График зависимости коэффициента S11 от частоты показывает возвратные потери. Это представление достаточно примерное.

·        Диаграмма Вольперта-Смита [1] является теоретически наиболее обоснованной, однако является понятной для восприятия только на 1 частотной точке.

·        Частотная зависимость КСВ показывает работу всей структуры, но не показывает место расположения объекта, вносящего рассогласование

·        Анализ во временной области наилучшей представление результатов для настройки и оптимизации перехода, так как показывает волновое сопротивление в каждой точке по длине.

Согласно теории распространения волн можно предсказать, что диаметр центрального штыря разъёма должен коррелировать с шириной полоска на печатной плате. Не рекомендуется использовать стандартный штырь диаметром 1,3 мм с узкими полосками (менее ≈1 мм). С другой стороны, тонкий штырь необходимо согласовать с широким полоском с помощью сужения (рис.21).

Рис. 21. Пример сужения для краевого разъёма SMA-KHDC8026
Рис. 21. Пример сужения для краевого разъёма SMA-KHDC8026

Пример: мною было проведено электродинамическое моделирование и найдена оптимальная топология сужения (для казалось бы невыполнимого перехода) для краевого разъёма на толстой плате с низким эпсилон (рис. 22).

Рис. 22. SMA разъём Rosenberger 32K242-40ML5 с микрополосковой линией передачи (Rogers RO5880 1,575мм) и частотная зависимость КСВ
Рис. 22. SMA разъём Rosenberger 32K242-40ML5 с микрополосковой линией передачи (Rogers RO5880 1,575мм) и частотная зависимость КСВ

При использовании краевых разъёмов как на рисунке 15 должно быть добавлено сужение в топологию, так как такие разъёмы имеют диаметр штыря 0,127-0,5 мм.

В рекомендациях по применению [5] даны рекомендации по топологии сужения, а также приведены сравнения характеристик с разными типами сужения.

Рис. 23. Измерения волнового сопротивления во временной области
Рис. 23. Измерения волнового сопротивления во временной области

На рисунке 23 показано, что временную ось на экране измерительного прибора можно соотнести с координатой Х вдоль платы с разъёмами. А отражения возникают в месте, где пин ложится на плату. Это можно понять по скачку волнового сопротивления.

По подсказке инженеров SW я провела измерения во временной области для разных плат на разъемах Southwest Microwave 1092-03A-6 . Ниже показаны некоторые примеры результатов. На рисунках 24-27 показаны сравнительные характеристики во временной области линий с без сужения и со слишком сильным сужением. Видно, что на уровне сужения волновое сопротивление равно примерно 60 Ом, то есть обужено слишком сильно.

   

Рис. 24. Микрополосковая линия (Rogers RO4003C 0,508 мм) зависимость волнового сопротивления от времени
Рис. 24. Микрополосковая линия (Rogers RO4003C 0,508 мм) зависимость волнового сопротивления от времени

 

Рис. 25. Микрополосковая линия с сужением (Rogers RO4003C 0,508 мм) зависимость волнового сопротивления от времени
Рис. 25. Микрополосковая линия с сужением (Rogers RO4003C 0,508 мм) зависимость волнового сопротивления от времени
  Рис. 26. Копланарная линия (Rogers RO4003C 0,508 мм) зависимость волнового сопротивления от времени
  Рис. 26. Копланарная линия (Rogers RO4003C 0,508 мм) зависимость волнового сопротивления от времени

 

Рис. 27. Копланарная линия с сужением (Rogers RO4003C 0,508 мм) зависимость волнового сопротивления от времени
Рис. 27. Копланарная линия с сужением (Rogers RO4003C 0,508 мм) зависимость волнового сопротивления от времени

 

Таким образом анализ во временной области как при моделировании, так и при измерении параметров тестовых плат может существенно облегчить поиск оптимальной топологии для наилучшего согласования коаксиально-полоскового перехода.  

                                                             

Благодарность

Автор благодарит сотрудников Санкт-Петербургского офиса компании Rohde and Schwarz за помощь в проведении измерений во временной области.

Рис.28. Векторный анализатор цепей ZVA 40 в режиме измерений во временной области
Рис.28. Векторный анализатор цепей ZVA 40 в режиме измерений во временной области

П.С. ещё о согласовании можно почитать тут.

Спасибо, что дочитали!

Список источников:

[1]     David M. Pozar Microwave engineering, 4th ed, John Wiley&Sons Inc, USA,2012. 736p.

[2]     Coonrod, J. “Microwave PCB structure considerations: microstrip vs. grounded coplanar waveguide”, International Microwave Symposium, 2015.

[3]     Джуринский К.Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ, М. Техносфера, 2006.216с.

[4]     ANSYS, Workshop 3-1: Coax-microstrip transition introduction to ANSYS HFSS.2015. unpublished.

[5]     Southwest Microwave “The design & test of broadband launches up to 50 GHz on thin and thick substrates”, Application Note,Available at: www.southwestmicrowave.com , 2011

Комментарии (26)


  1. lelik363
    03.08.2021 10:28
    #23330106

    По совокупности моих исследований автора (а также моих коллег), можно сделать вывод о том, что обычные краевые разъёмы приемлемо работают до 4 ГГц.

    Тема интересная, но хорошо бы пояснить как вы пришли к такому результату. Не все же специалисты по СВЧ.


    1. Leka_engineer Автор
      03.08.2021 11:55
      #23330512

      Обычные краевые и фланцевые разъемы со стандартными "внутренностями" (а это 4,15мм фторопласт и 1,27мм центральный пин) работают до примерно 4ГГц (по уровню КСВ). Это можно проверить также и по модели (нарисовать модель и сделать просчет в HFSS или CST)

      Пришла я к такому результату после многолетних измерений и многочисленных моделей.

      Возможно кто-то не согласится, так как для него будет приемлем уровень КСВ=2 например. Я же провожу границу примерно по 1,2-1,4


  1. piva
    04.08.2021 01:03
    #23333130

    Спасибо, очень интересно.

    А что за вертикальная шкала на графиках S11 и S22?

    "рабочая полоса частот расширяется до 10-15 ГГц в зависимости от типа ЛП и подложки." Как понять что полоса будет в 10-15 ГГц? Есть какой-то общепринятый критерий?

    И в отношении временной зависимости волнового сопростивления так же вопрос. Это анализатор Rohde and Schwarz зависимость S11 во времени может померить (которую потом инженер преобразует в волновое сопротивление)?

    С разъёмами, не требующими пайки, может быть сюрприз. Не все они плотно садятся своим центральным контактом на плату. При их дороговизне не представляю как перебрать производителей и их разъёмы и так найти лучшие.


    1. Leka_engineer Автор
      04.08.2021 11:07
      #23333916
      +1

      вертикальная шкала КСВ - там на графике написано SWR , и в подписи указано "частотная зависимость КСВ"

      критерий рабочей полосы определяет разработчик (уровень КСВ, а также приемлемый уровень потерь) Немного раскрою: например мне нужно сделать СВЧ блок, состоящий из аттенюатора и фазовращателя (покупные микросхемы). На входное и выходное КСВ , а также потери у меня есть ТЗ. Я должна умножить КСВ всех блоков (переход с разъема на плату, микросхема ФВ, микросхема АТТ, переход с платы на разъём), получу примерный общий КСВ. КСВ имеет минимуму и максимумы, зависящие от длины измеряемого отрезка линии. Именно из-за умножения их для получения результирующего КСВ и необходимо правильно оценивать уровень КСВ каждого узла. об этом моя предыдущая статья.

      Анализ во временной области может сделать векторный анализатор (любой, не обязательно Роде Шварц) , также такой функцией обладают СВЧ осциллографы. Если я вас правильно поняла, и вы спрашивали про критерий, то - мы знаем, что волновое сопротивление в идеале должно быть 50 Ом. Если оно отличается - в этом месте проблема. Настройку можно осуществлять в реальном времени (например сужением кончика линии), смотря как график во временной области стремится к линии =50. Критерия, по типу 51-52 Ома - нормально, а вот 55 - уже плохо, нет. Этот метод нужен прежде всего для оценки места проблемы, а также для понимания характера - ёмкостной или индуктивный - тогда можно понять стоит ли сильнее сузить taper или наоборот ( как это было в моём случае - я слишком сильно сузила) немного расширить.

      Есть одни разъёмы, не требующие пайки, при этом без сюрпризов - SouthWest MW end launch high performance connectors. (мы с коллегами перебирали производителей, все остальные не работают)

      фото из моего инстаграма, ссылка в профиле
      фото из моего инстаграма, ссылка в профиле


      1. piva
        04.08.2021 23:32
        #23337246

        Спасибо за ответ, у меня так же осталось хорошее впечатление от разъмов SouthWest MW. Но выборка у меня была маленькая.


  1. HiMem-74
    04.08.2021 08:51
    #23333472

    В технике СССР чаще встречал решение, когда резьбовой разъем крепится на корпусе прибора, а к плате ведёт коаксиальный кабель. На мой взгляд не-специалиста в СВЧ, это гораздо надёжней, в частности из-за того, что монтажники не выломают кусок платы, откручивая "закисший" разъем или закрученный пассатижами.

    Прокомментируйте, пожалуйста.


    1. Leka_engineer Автор
      04.08.2021 10:48
      #23333842

      извините, я не очень поняла описываемую конструкцию Вы про то, когда обрезают коаксиальный провод и распаивают центральную жилу на плату, а оплетку на землю? Такие решения применимы, наверно, только до пары сотен МГц. И то я бы не стала.

      "закисший", "пассатижами" - какие-то ужасные страшилки для меня.

      Ремонтопригодность описываемых конструкций вполне нормальная - необходимо отпаять центральный пин и открутить 4 винта.

      П.С. для закручивания гаек разъёмов используется динамометрический гаечный ключ, а винты, крепящие фланцы, закручиваются с помощью динамометр. отвёртки.


      1. Caraul
        04.08.2021 12:59
        #23334520

        Тут речь про то, что разъем паяется не на плату, а к коаксиалу, который другим концом паяется уже к плате. Тогда механические усилия по закручиванию/откручиванию прикладываются только к разъему (и к корпусу), а до платы не доходят. Динамометрические ключи хорошо, но жизнь суровее :) Впрочем, я тоже неспециалист и не уверен, что тогдашние разъемы были именно для СВЧ.


        1. Leka_engineer Автор
          04.08.2021 14:59
          #23335204
          +2

          такое решение не подойдет для современной техники.


        1. X3_Shim
          06.08.2021 06:48
          #23341960

          Делают, например, SMA на корпусе, к SMA коаксиал, а к плате не паяют, а через U.FL разъемы. Хотя моя, любительская, практика показывает, что на 2.4 GHz и пайка провода на плату вполне себе работает нормально.


          1. klounader
            06.08.2021 12:21
            #23343016
            +1

            На СВЧ в кабелях сильное затухание, даже на маленьких отрезках. Мало того, эти отрезки должны быть как минимум повторителями, рандомный кусок коаксиала уже не катит. На десятках гигагерц там любая капля припоя играет роль даже в зависимости от формы её.


    1. cismoll
      04.08.2021 20:31
      #23336744
      +1

      Такой способ вполне применяется в случаях, когда нет возможности установить разъём в торец платы или сверху и используется в основном с большими разъёмами (типа N, РТС и т.д.). Однако надо понимать, что начиная с каких-то частот (всё-таки чуть повыше пары сотен МГц, можно и до 1500 МГц вполне) это будут уже ощутимые рассогласование (с которым можно справиться вручную) и потери (от которых никуда не денешься).

      Что касается механической стороны дела, то тут есть опасность, что при наличии таких монтажников, о которых вы пишите, коаксиал сработает как рычаг, который попросту оторвёт всю металлизацию, к которой припаян.

      Вообще говоря, человек при желании и/или незнании может сломать что угодно. То, что ваши разъёмы закисают и ржавеют, свидетельствует о том, что они не предназначены для уличного исполнения. Там, где я работаю, используют, например, разъёмы (SMA и N) известного немецкого производителя, рассчитанные для всепогодных условий, и вот уж это точно последнее, что выйдет из строя в наших РЧ-узлах, которые стоят и за полярным кругом и вблизи моря в тропическом климате. Если, конечно не крутить их газовыми ключами, плоскогубцами и чем-то подобным, чего никто никогда, разумеется, не делает.


  1. HiMem-74
    04.08.2021 12:19
    #23334294
    -3

     Вы про то, когда обрезают коаксиальный провод и распаивают центральную жилу на плату, а оплетку на землю? Такие решения применимы, наверно, только до пары сотен МГц. И то я бы не стала.

    Именно этот способ. А почему бы не стали? Легко заменить испорченный "хвост", паять коаксиальный кабель гораздо проще, чем эти мелкие пиптики...

    для закручивания гаек разъёмов используется динамометрический гаечный ключ, а винты, крепящие фланцы, закручиваются с помощью динамометр. отвёртки.

    Расскажите об этой экзотике простым парням-монтажникам/высотникам, хороший стендап получится. Или солдату-срочнику, которому командир выдал молоток и отправил антенну растягивать. Да и мы, будучи студентами, немногим лучше обходились с приборами...

    Неужели нет каких-нибудь хороших "пигтайлов", заводского изготовления, чтобы плату не подвергать нагрузкам?


    1. Leka_engineer Автор
      04.08.2021 15:03
      #23335230
      +1

      я не понимаю, почему вы так уверены, что плата будет подвергаться нагрузкам? этого не будет.

      может мне в таком же духе вам отвечать? "Расскажите это фазостабильным кабельным сборкам за 200 тысяч рублей, что вы не любите использовать динамометрические ключи. Ах и разъемам по 200 долларов."

      это не экзотика, а культура производства.


    1. RTFM13
      04.08.2021 20:09
      #23336654
      +2

      Пайка коаксиала - анахронизм. Свиные хвосты панель-плата используют где это приемлемо, но даже в ширпотребе они давно не паяются на плату, а подключаются к плате так же через разъем. Это во-первых технологично. Во-вторых, характеристики и, главное, их повторяемость несравнимы с пайкой коаксиала на плату.


  1. HiMem-74
    04.08.2021 15:46
    #23335454

    я не понимаю, почему вы так уверены, что плата будет подвергаться нагрузкам? этого не будет.

    Возможно в Ваших применениях на разъемы только смотрят и закручивают/раскручивают их только в лаборатории, квалифицированные инженеры. В моем случае разъемы эксплуатируются в т.ч. на улице, под дождем и снегом, закисают и ржавеют. Откручивают и закручивают их в лучшем случае рукой в рукавице, а чаще пассатижами.

    Вот, например, фото ВЫЛОМАННОГО разъема. И это не производство, это эксплуатация. На производстве можно соблюдать любую дисциплину и стерильность. И мне очень грустно, что проектировщики не учитывают реальные условия эксплуатации оборудования.


    1. Leka_engineer Автор
      04.08.2021 16:58
      #23335798
      +1

      нет, чаще всего моя продукция работает и идёт в серию. Именно поэтому я пытаюсь донести до коллег важность оценки характеристик ( и согласования, если необходимо) перехода разъём-плата. Самые часто используемые типы разъемов : N и SMA, плюс реже 3,5мм ,2,92 мм, а также SMB, SMP и BMA. (кстати интерфейс чаще всего прописан в ТЗ)

      Ваша картинка конечно впечатляет, но судя по размеру штыря, это устройство на десятки МГц. Мои проекты обычно повыше.

      На завтра запланирована публикация с типом оснасток, которые использую чаще всего я. Приглашаю ознакомиться - вы увидите, что разъёмы там никто не выломает.

      Краевые разъёмы на плату и правда в основном используются только для тестов в лаборатории. Моя статья обзорная, показывает многообразие мира разъёмов.

      Возможно вы увидите противоречие в моих словах, но его нет. В моей работе часто нужно провести именно тесты микросхем/компонентов. Для этого подходят как раз краевые разъёмы.

      П.П.С. пожалуйста без лишнего пафоса и вот этих " мне очень грустно". если вы хотели обличить меня в чем-то, не выйдет, я прекрасно понимаю реальные условия эксплуатации ( кстати они тоже обычно прописаны в ТЗ прям в цифрах) =)


  1. GHouL512
    06.08.2021 13:07
    #23343214
    +4

    Эх как сложно понять что автор статьи говорит о серийном производстве высоко качественной продукции где можно и нужно убирать потери внутри устройства и сделать как можно более качественный вывод свч.А не о любительском или ширпотребном свч где пайка кооксиала нормальное дело квс ниже двойки хорошо. Разные классы устройств. Спасибо за интересную статью.


  1. cismoll
    07.08.2021 20:25
    #23347212

    Мне кажутся удивительными и несколько наивными высказанные тут соображения о том, что соединение печатной платы и разъёма через коаксиальный кабель -- это "анахронизм", "любительское и ширпотребное свч", и что это решение не подходит для современной техники (и что такое "повторители" в контексте кабелей я не знаю). Понятно, хотя и не очевидно, что речь в статье идёт о прецессионных и/или лабораторных изделиях. Однако СВЧ (я рассматриваю этот диапазон частот, начиная с десятков МГц, когда уже приходится принимать во внимание реактивные составляющие полного сопротивления), не ограничивается только этой областью. Нет ничего надёжнее, чем припаять кабель с разъёмом на вход печатной платы (а потом сверху покрыть лаком), которая установлена в "голове" антенны, способной работать от минус 55 до 60 С и при влажности 80%. Мощный усилитель, требующий массивного радиатора: большая печатная плата будет хрупкой и скручиваться по длинной стороне (тогда как для усилителя очень важно максимально плотное прижатие платы к радиатору с т.з. теплопроводности и хорошей "земли"), поэтому один конец её будет находиться не заподлицо с боковой стенкой радиатора, тогда разъёмы выводятся на кронштейн, а с платой соединяются через коаксиальный кабель. Вывод всех разъёмов на заднюю панель секции, когда входы и выходы устройства располагаются не на одной стороне: тоже используется соединение разъёма и платы через коаксиальный кабель, потому что это удобно, надёжно и технологично.

    Что касается U.FL разъёмов, то возвращаясь к узлам, которые установлены в "голове" антенны:

    1. Я не уверен, что соединение сможет выдержать значительные вибрационные нагрузки.

    2. Температурный диапазон всех этих разъёмов ограничен снизу минус 40 градусами, что сразу сужает круг их применения.

    Всё это разумеется, никаким образом не в ущерб РЧ-параметрам и повторяемости. Речь выше идёт об узлах в диапазоне частот от 100 до 1500 МГц, которые мне доводилось испытывать, настраивать и разрабатывать самому.


    1. Leka_engineer Автор
      08.08.2021 11:06
      #23348126

      у вас свой опыт. у меня другой опыт и задачи (и частоты). В своей следующей статье я описала свой опыт и показала свои лабораторные оснастки.

      Данная статья обзорная, и только по типу разъемов диаметром прим.6мм (SMA 3.5 2.92 superSMA) Я не могу в одну статью уместить информацию про все типы коаксиальных разъёмов.

      насчет теплопроводности и скручивания и заподлицо - вы не правы. опять же посмотрите мою следующую статью, платы крепятся винтами к основанию (иногда припаиваются). А мощные (от десятков ватт) усилители никогда на плату не ставятся, делается окно в плате или вот так:

      фото из моего Инстаграма. ссылка в профиле
      фото из моего Инстаграма. ссылка в профиле

      далее:

      соединение вполне может выдержать вибрационные нагрузки. а еще выдерживает расширения сжатия от тепла и холода, для этого есть особые ухищрения - статьи Джуринского вам в помощь, если интересно посаморазвиваться.

      проверила даташит одного из используемых мной разъемов : -60 ..+155 вполне себе очень широкий диапазон. под многие пункты подходит известно ГОСТа.


      1. cismoll
        08.08.2021 11:23
        #23348158

        Моя реплика была обращена скорее к тем, кто комментирует в том ключе, что указанный способ нигде и никогда уже не применяется и удел ширпотреба и любителей. Так вот ещё раз: нет, не только -- переход с разъёма на плату через коаксиальный кабель вполне используется в профессиональной технике с очень строгими требованиями к РЧ-параметрам. То есть к вашей статье нет никаких претензий, наоборот, здорово, что подняли такую тему и спасибо. Я просто привёл примеры из "другого СВЧ".

        Насчёт усилителя: мощные усилители ставятся платой на радиатор и прекрасно работают. На приведённом вами изображении показана лабораторная установка без оснастки (контроль токов, КСВН, стабилизация тока покоя и т.д.), если всё это располагать где-то там вокруг медного "пьедестала" с усилителем, то получится очень громоздко и нетехнологично, так что усилитель в таком виде вряд ли сможет войти в состав изделия, если всё можно сделать на одной плате компактно.

        Про особые ухищрения: зачем, если можно припаять и вообще забыть про этот момент навсегда? :) К тому же постоянные вибрационные нагрузки, например, у оборудования, которое стоит рядом с ВПП, разрушат непаянное и нерезьбовое соединение быстрее всего.

        Опять же, я уверен, что в других областях радиочастотной техники такие разъёмы -- это самое подходящее решение. Я всё веду к тому, что, наверное, не стоит так категорично рассуждать о нигде и никогда и анахронзмах.


        1. Leka_engineer Автор
          08.08.2021 13:38
          #23348436

          Плата через металлизированные отверстия может передавать до примерно 8 Вт тепла с плащади обычного qfn 5*5. Я считала. И всё технологично. Обвязка на СВЧ платах. Контроль токов на отдельной плате контроля и управления.

          Что припаять? Кабель на 10 ггц?

          Извините, если вам мои слова показались слишком категоричными. Я не говорила, что нигде и никогда. Я писала, что наверно, такие решения могут работать до десятков МГц. Я на таких частотах никогда не работала. Вообще, я делюсь своим опытом. Не пытаюсь учить всех. (если интересно, мой опыт это от 0.5 до 30 ггц)

          И опять же, моя статья - не справочник по рч разъёмам, для этого есть книга Джуринского. Я с самого начала написала, что буду показывать самый в моей практике используемый разъём, а это SMA.


          1. cismoll
            08.08.2021 13:50
            #23348460
            +1

            Нене, не за что извиняться, я просто решил написать, что бывает и вот так, потому что из комментариев к этой заметке может сложиться превратное впечатление о том, что есть любительщина, а что -- профессиональные изделия.


  1. dragonnur
    07.08.2021 21:12
    #23347316
    +1

    Красивое.
    Правда. Спасибо вам.
    Буду ждать продолжений.


  1. BlackWorm
    16.08.2021 00:35
    #23373914

    Приветствую!

    Есть небольшой вопросик, - измерения проводились немного в разных по габаритам корпусам, сильно ли это влияет на результаты экспериментов.

    И они проводились с открытой крышкой или с закрытой? Как сильно влияет объем на переход разъёма - плата?

    А если рассчитать 50 омную линию на частоты 50 ГГц, то на частотах 20ГГц КСВН будет лучше , относительно рассчитанной 50-омной линии на 20ГГц?

    Извиняюсь за сумбур, в комментах дополню вопросы, если они не корректно заданы или плохо поняты)


    1. Leka_engineer Автор
      16.08.2021 00:40
      #23373930

      Здравствуйте!

      Нет, не сильно. Главное видеть огибающую графика ксв (см мою первую статью).

      Измерения проводились без крышки. На согласование крышка обычно не влияет. Проблемы бывают в виде объёмных резонансов. Это другая история.

      Нет. Ширина полоска зависит от эпсилон и толщины подложки (+немного от толщины меди).

      Спрашивайте))