Моя работа в основном заключается в проектировании СВЧ устройств на основе печатных плат. Чаще всего мы используем разъёмы типа SMA, именно поэтому (а ещё потому,что они правда наиболее распространенные) мои прошлые публикации были на примере разъёмов SMA.
Из всех типов разъёмов чаще всего я использую блочные фланцевые разъёмы (рис.1)
Коаксиально микрополосковый переход осуществляется таким образом с помощью дополнительного элемента - корпуса. Плюсы такого подхода: нет необходимости усиливать плату пластиной из металла или слоём стеклотекстолита, нет необходимости специального посадочного места на плате, а главное - возможность "улучшения" перехода, а именно внесения некоторых структурных дополнений для увеличения рабочей полосы частот.
Минусы, конечно, тоже имеются: дороговизна изготовления корпуса, время на изготовление корпуса (или "кроватки", оснастки), плюс, кто-то этот корпус должен спроектировать (или хотя бы начертить на коленке чертёжик), нужны винты (ну мало ли, вдруг кто-то ненавидит крутить?), а ещё невозможность использования плат разной длины.
Вопрос унификации (я про платы разной толщины) может пониматься двояко. С одной стороны краевые разъёмы почти все имеют зазор 1,73 мм, разъёмы под тонкие платы найти очень сложно, с другой - можно эти ножки обломать, что, конечно, не очень хорошо и подойдёт только для макета.
Что касается металлических корпусов, то посадочное место разъема, то есть его ось, должна быть на уровне полоска печатной платы. Получается, один тип корпусов подходит только под платы одной толщины (+- 0,1..0,2 мм)
Проблема разной длины плат решена с помощью набора длин, которые взяты за внутренний стандарт. Всё тестовые платы и прямые полоски (например дял проверки работы коаксиально-полоскового перехода или оценки потерь) изготавливаются только этих длин.
Проблема разной толщины плат решена с помощью разборной конструкции "основание+стенки".
Теперь мои примеры:
Крышки из оргстекла очень удобны на этапе разработки и тестирования: можно легко определить, что внутри, на них удобно писать маркером пометки. Стоят дёшево, легко заменить на другую оргстеклянную крышку или крышку из металла. Защищают кристаллы и компоненты от случайных пальцев и гаек.
В прошлом посте я писала, что, если просто сделать рекомендованное посадочное место в стенке диаметром 4,2 мм (фторопласт разъёма 4,1-4,15 мм) , то переход будет работать с приемлемым КСВ примерно до 4ГГц. А выше в этой статье я писала, что переход можно улучшить. Как?
Посмотрите на рисунок 6 - можно заметить, что отверстие меньше 4,2 мм, а еще не видно белого фторопласта. Там есть ступенька, которая соответствует коаксиалу пин 1,27мм + воздух 2,92 мм (можете проверить по калькулятору, или вспомнить стандарт разъёмов типа 2,92 мм). Именно такая структура отверстия в стенке позволяет достичь рабочей полосы частот до 14-15 ГГц.
Больше картинок в моём Инстаграме - ссылка в био.
Спасибо за внимание!
Комментарии (42)
quaer
05.08.2021 13:08Проблема разной толщины плат решена с помощью разборной конструкции "основание+стенки".
Можно поподробнее? На фото конструкции выглядят неразборными.
Leka_engineer Автор
05.08.2021 14:21посмотрите рис. 10
quaer
05.08.2021 15:52Куда именно на ней смотреть? Где именно на ней находится то, что решает проблему толщины платы?
Leka_engineer Автор
05.08.2021 15:59
На фотографии те же оснастки, что и в статье рис 9 и 10. Видны основания и стенки. На стенках места крепления к основанию сделаны в виде арок. Это позволяет использовать их для плат разной толщины.
quaer
05.08.2021 16:11Как это работает на долгом интервале времени?
При механических воздействиях?
Leka_engineer Автор
05.08.2021 16:18Это отлично работает. Про какие механические воздействия вы говорите? Накручивание разъёма? - динамометрический ключ с усилием 0.9 Нм никак не проворачивает затянутые винты.
Если вы хотите сказать, что такое нельзя отдавать заказчику. Полностью согласна. Никто не отдаёт. Заказчику обычно отдаётся в корпусах. Например
И ещё пример
quaer
05.08.2021 16:24Насколько понимаю, фиксация основания и как следствие положения платы происходит винтами. Транспортировку и работу в условиях вибрации это выдерживает? Или это только для прототипирования?
Leka_engineer Автор
05.08.2021 16:36Это только для лабораторных измерений. Обычную транспортировку в сумке /в машине выдерживает.
PArtem_RF
05.08.2021 21:31Спасибо за цикл статей про разъемы-КСВ, особенно интересны комментарии. Среди современных инженеров (особенно дсп-шников), как то мало уделяется вопросу ввода сигнала на pcb. Ваши изыскания не уникальны (X-Microwave для простого народа ?), примерно тоже самое есть на всех производственных фирмах и особенности оснастки, методики при измерении s параметров DUT часто мешают правильно моделировать разрабатываемое устройство. Таки немного критики - начать надо было бы с того что такое КСВ и зачем оно нужно.
Чем покрываете корпус на продажу? Материал корпуса - сталь?
PS Спасибо, еще раз, продолжайте...Leka_engineer Автор
05.08.2021 21:56Во-первых мне приятно. Вообще, это не задумывались как цикл статей. Мне захотелось поделиться одной, потом сразу появились идеи для новых.
Согласна, я с этого начала первую статью, что мало внимания уделяется переходу. Часто покупают разъём и всё, он же должен до 18 работать. А что там в итоге намеряли горе метрологи...вопрос. К сожалению оснастки, которые я видела на производственных фирмах выглядели ужасно. У нас нет культуры остнасток и стандартизации. (хотя госты и рекомендации по стандартизации и унификации есть).
Нет, мы не стремились повторить Х микровейв. Там есть свои минусы, например с питанием.
Критика ваша необоснована. Узнавать, что такое ксв надо было в институте.
Корпуса чаще всего из алюминия или латуни. Покрываем чаще всего никелем.
Спасибо за поддержку! Продолжать планирую. И не только про платы и ксв.
Gumrak
05.08.2021 22:16Интересно. Есть у вас объяснение, почему разъём со стенкой по срезу фторопласта работает хуже, чем разъём с воздушной ступенькой? ( Рис 6)
Leka_engineer Автор
05.08.2021 22:34научного нет. Думаю, это связано с распределением поля.
Но это так. Есть не только мои примеры - есть разъемы, у которых внутри корпуса реализована воздушная часть.
воздушные ступеньки также применяются и для других типов разъемов - например с обуженным коаксиалом. Посмотрите картинку из статьи К. Б. Джуринского:
Компоненты и Технологии 4/2008 Экспериментальное исследование частотной зависимости КСВН
Spialv
09.08.2021 08:12Встречал переходы N-типа хорошего качества, выполненные полностью на воздушных зазорах. Могу ошибаться, но предполагаю что улучшение связано с тангенсом диэлектрических потерь - поскольку во фторопласте они больше, чем в воздухе, то укорочение линии с большими потерями приводит к улучшению характеристик.
Gudd-Head
07.08.2021 09:16Посмотрите на рисунок 6 - можно заметить, что отверстие меньше 4,2 мм, а еще не видно белого фторопласта.
Непонятно. Вы удалили фторопласт с разъёма?
courser
08.08.2021 19:12Довольно спорная конструкция с прикручиванием толстых пластин в торец.
Если поверхности стыка специально не выводились шлифовкой (а судя по фотке они не выводились) то сильно гуляют пятна контакта, что для СВЧ крайне не желательно.
Для такой конструкции как минимум нужны прокладки из фольги пластичного металла - медь, латунь.Leka_engineer Автор
08.08.2021 20:36Всё отлично работает. Контакт по земле достаточный - никаких ламелей, индия и тп не требуется.
courser
08.08.2021 23:19Пятая приёмка такое бы не пропустила )
lelik363
09.08.2021 07:53Какая ей разница, если КД закрыто испытаниями и изделие соответствует ТУ?
courser
09.08.2021 22:59Есть разница. Конструктив анализируется. Ну и на вибростенде бы всё поплыло тут же, вплоть до микрофонных эффектов.
JerleShannara
10.08.2021 01:00А это смотря по какой группе применения. 3 и тем более 4 да, а по первой (отапливаемые помещения к примеру) вообще пофигу.
courser
10.08.2021 11:21Ну, если там сейчас могут пропустить такой дизайн, то оборонке просто кранты )
Leka_engineer Автор
10.08.2021 17:03+1@lelik363 по сути вы правы - 5 приёмка проверяет только на соответствие кд и ту. Только это не относится к данной статье, в статье описаны примеры оснасток.
geh0rse
22.08.2021 23:17Здравствуйте. Подскажите, пожалуйста, каково применение макета устройства на рисунке 6?
Просто соединённые контакты проводником не плате? Какое практическое применение несёт?
Leka_engineer Автор
22.08.2021 23:21Здравствуйте.
Это микрополосковая линия. Практическое для меня - оценить качество перехода. Чтобы, когда я на такой же плате, с такими же стенками и таким же разъёмом буду измерять например усилитель, а знала что вклад ксв мал и я могу утверждать что вижу на экране фактически ксв усилителя. А ещё для калибровки потерь.
cismoll
23.08.2021 19:25Сегодня в одной статье узрел на фото разъёмы, подобные тем, что у вас приведены на рисунке 1:
Интересно, сделано ли это было на заказ, либо толщина стенки корпуса подбиралась под разъём, либо линия с фторопластом укорачивалась вручную...
Мне кажется, что второй вариант наиболее вероятен, коль скоро у фторопластовой втулки на конце имеется расширение. Хотя его можно сделать и вручную.
Leka_engineer Автор
23.08.2021 19:28Их можно купить разной длины фп и пина. Мы покупаем 15 и обрезаем.
Был один проект, там была партия, под неё изготовили на заказ нужной длины фп и пина.
Там нет расширения, там срезано выше диаметра
Кстати красивый фильтр
cismoll
23.08.2021 19:29Их можно купить разной длины фп и пина.
О, понятно! Я запомню на будущее.
Кстати красивый фильтр
О, да :)
dernuss
Ну вот, сами используете в СВЧ FR4, а мне рекомендовали СВЧ подложку
Leka_engineer Автор
это 2,4 ГГц + для студентов, когда нужно просто принцип показать.
Leka_engineer Автор
Я вам писала, что ещё на 3ггц FR годится, а вот на 6 уже обязателен СВЧ материал.
dernuss
Странно что тогда pcie работает
Leka_engineer Автор
Слушайте, понятие "работает" весьма растяжимо. Например в тз на антенны бывает вполне приемлен уровень ксв=3.
Антенны для мобильных телефонов делают на FR. И оно как бы работает.
Я же пишу про коаксиально полосковый переход и его согласование! Для того, чтобы, когда я буду измерять какую-то микросхему, я видела параметры микросхемы, а не перехода. Это про точность и метрологию.
Ну и специальная техника несколько отличается по требованиям от всяких связных коммерческих протоколов.
lelik363
Но есть нюанс — оборудование с коммерческими протоколами продается миллионами и оно работает.
Leka_engineer Автор
Не вижу противоречия
Leka_engineer Автор
При изготовлении высокоскоростных плат обычно используют другой тип линии передачи - дифф. Пары, они менее чувствительны к материалу подложки. Плюс всегда делается контроль импеданса. Их нельзя изготовить на каком попало материале, на какой попало фабрике. Производитель печатных плат отвечает за импеданс.