Comments 27
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.
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
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.
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)
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.
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.
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.
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.
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?
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.
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.
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.
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) =)
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.
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:
Я не уверен, что соединение сможет выдержать значительные вибрационные нагрузки.
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.
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:
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.
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.
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.
Правда. Спасибо вам.
Буду ждать продолжений.
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)
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))
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.
Хотелось бы увидеть реальную эффективность в сужении. Сколько я не пробовал, ни разу результаты моделирования не показывали лучший результат в суженных конструкциях.
На практике ни у кого такого тоже не встречал.
Получить согласование лучше на самом деле можно с помощью других приёмов, но не используя сужение на краю платы.
Типы ВЧ разъёмов и способы согласования КПП