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关于阻抗匹配设计

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发表于 2016-8-4 19:57:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
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在做GPS模块,关于天线部分,50欧姆阻抗匹配,关于怎么实现这个阻抗匹配,看到论坛里以前的帖子,提供一些计算的软件,是不是只有一个线宽的问题,计算出来从GPS模块的射频输入到ipx接口的走线宽度?还是有其他更深的,有没有推荐的书籍或者文档。

正点原子逻辑分析仪DL16劲爆上市
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发表于 2016-8-4 23:01:02 | 显示全部楼层
不仅仅只有线宽,线宽是根据这些参数得到的一个值。
1.微带线还是带状线?这个是不一样的,比如说:
如果是微带线,则有:
1.1 微带线相邻的那一层,是电源还是地?这是不一样的。
1.2 板材是什么材质?不同材质的板子阻抗控制不一样,因为不同材质的板材损耗角正切不一样。
1.3 微带线和参考平面(电源层或者地层,这个看你自己的设计,是电源还是地,阻抗控制的差距很大,一般临地阻抗比较好控制)之间的填充材质的厚度是如何的?厚度不一样,阻抗控制不一样。
1.4 微带线的铜箔厚度是多少?1盎司还是2盎司?铜厚不一样阻抗控制也不一样。
1.5 微带线表层有无阻焊层(绿油),有无绿油方法不一样。如果有,绿油厚度是多少?
1.6 有无半固化片?哪一种材质?介电系数是多少?
1.7 微带线周围有无敷铜?
对于带状线 ,除了考虑上述原因(没有绿油这一项,内层不存在绿油):
2.1 带状线的上下两层是什么层?和上下两层之间的填充材质的厚度是如何的?
2.2 一般来说GPS天线都是微带线,这里只是为了说明一下带状线和微带线控制阻抗的因素不一样。

一般来说,双面板不太好控制阻抗的主要原因,就是没有参考平面,所以一般来说,对阻抗要求严格的板子,在设计上多采用多层(也不绝对,事实上也有双面板阻抗控制得很好的例子,只是大部分的设计,都会采用多层,目的就是引入了参考平面)。对阻抗要求的板子大部分会需要你去指定板材。

如果是GPS天线(注意GPS天线很多都是有源的,可能还需要电感隔离供电),请注意走线不要有钝角,45度这样都不太好,走圆弧线。或者是一条直线。

这里有一点需要注意,在我以前的设计当中,如果微带线下面就是地层,那么微带线需要走得很细,有可能有些板厂做不了,而且就算做出来了,可能可靠性也不高,所以建议天线下方的铜箔直接挖掉,直接参考第三层的主地(不太清楚你是多少层板,层叠是如何的),并且天线周围每隔一段距离打一个地过孔,直接打到主地上。

另外跨参考平面布线必定会引起阻抗的不连续,这点在布线的时候请势必注意!天线的下方务必保证完整的参考平面!
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 楼主| 发表于 2016-8-4 23:38:46 | 显示全部楼层
Yyan 发表于 2016-8-4 23:01
不仅仅只有线宽,线宽是根据这些参数得到的一个值。
1.微带线还是带状线?这个是不一样的,比如说:
如果 ...

那IPX接口的其他两个接口是接地的,直接过孔接到地平面可以不?
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发表于 2016-8-4 23:47:01 | 显示全部楼层
一个菜鸟 发表于 2016-8-4 23:38
那IPX接口的其他两个接口是接地的,直接过孔接到地平面可以不?

对,IPX接口的地,一定要接到主地上。要保证可靠接地
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 楼主| 发表于 2016-8-4 23:52:28 | 显示全部楼层
Yyan 发表于 2016-8-4 23:47
对,IPX接口的地,一定要接到主地上。要保证可靠接地

我是设计的6层板子,第二层是地层,直接过孔接地,过孔的尺寸不需要计算的吧。
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发表于 2016-8-5 00:07:36 | 显示全部楼层
一个菜鸟 发表于 2016-8-4 23:52
我是设计的6层板子,第二层是地层,直接过孔接地,过孔的尺寸不需要计算的吧。

我需要知道你的叠层方案
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发表于 2016-8-5 00:22:32 | 显示全部楼层
一个菜鸟 发表于 2016-8-4 23:52
我是设计的6层板子,第二层是地层,直接过孔接地,过孔的尺寸不需要计算的吧。

有什么问题只有到明天答复你了。
如果布线密度不大,我推荐你3个布线层,3个参考平面。如下:
1.S1
2.GND1
3.S2
4.GND2
5.power
6.S3


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 楼主| 发表于 2016-8-5 08:27:25 | 显示全部楼层
Yyan 发表于 2016-8-5 00:22
有什么问题只有到明天答复你了。
如果布线密度不大,我推荐你3个布线层,3个参考平面。如下:
1.S1

就是按照这个层叠设计的,当时还是您推荐给我的。
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发表于 2016-8-5 09:39:24 | 显示全部楼层
一个菜鸟 发表于 2016-8-5 08:27
就是按照这个层叠设计的,当时还是您推荐给我的。

哦。
这样的叠层的话阻抗比较好控制,但是如果是微带线,有可能比较细哦。
不要跨分割平面布关键信号线哦
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 楼主| 发表于 2016-8-5 20:07:15 | 显示全部楼层
Yyan 发表于 2016-8-5 09:39
哦。
这样的叠层的话阻抗比较好控制,但是如果是微带线,有可能比较细哦。
不要跨分割平面布关键信号线 ...

还有一个问题,在用软件计算的时候,参数H是指地参考平面和微带线之间的厚度还是指的是整个板子的厚度?应该是参考平面和微带线之间的厚度吧,不知道理解的对不对。
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 楼主| 发表于 2016-8-5 21:01:55 | 显示全部楼层
一个菜鸟 发表于 2016-8-5 20:07
还有一个问题,在用软件计算的时候,参数H是指地参考平面和微带线之间的厚度还是指的是整个板子的厚度? ...

surface microstrip和surface coplanar line这两个模型应该用那个?
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发表于 2016-8-5 22:33:47 | 显示全部楼层
一个菜鸟 发表于 2016-8-5 21:01
surface microstrip和surface coplanar line这两个模型应该用那个?

microstrip
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 楼主| 发表于 2016-8-6 11:50:09 | 显示全部楼层

我的GPS模块放置在top层,天线要放置在bottom层,由模块的射频输入RF到IPX插座的天线接口,由于不在一个层,要经过过孔,这种情况怎么处理?
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发表于 2016-8-6 13:23:56 | 显示全部楼层
一个菜鸟 发表于 2016-8-6 11:50
我的GPS模块放置在top层,天线要放置在bottom层,由模块的射频输入RF到IPX插座的天线接口,由于不在一个 ...

如果真的是结构上不得不这样做,那你只有打过孔,线尽量的短。
如果能在一个层上最好,做板子首先考虑结构
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 楼主| 发表于 2016-8-6 14:09:04 | 显示全部楼层
Yyan 发表于 2016-8-6 13:23
如果真的是结构上不得不这样做,那你只有打过孔,线尽量的短。
如果能在一个层上最好,做板子首先考虑结 ...

打过孔的话,在不同的层上的线宽不要分别计算了?还是过孔距离端口很近,不需要考虑这段线,可以忽略?
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发表于 2016-8-6 15:02:18 | 显示全部楼层
一个菜鸟 发表于 2016-8-6 14:09
打过孔的话,在不同的层上的线宽不要分别计算了?还是过孔距离端口很近,不需要考虑这段线,可以忽略?

近到什么程度?能否贴图我看看你具体是什么样的情况。
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发表于 2016-8-6 19:14:21 | 显示全部楼层
Yyan 发表于 2016-8-6 15:02
近到什么程度?能否贴图我看看你具体是什么样的情况。

比如1~2mm
这么短,随便你怎么走,应该问题都不大
我是开源电子网www.openedv.com站长,有关站务问题请与我联系。
正点原子STM32开发板购买店铺http://openedv.taobao.com
正点原子官方微信公众平台,点击这里关注“正点原子”
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发表于 2016-8-6 19:36:22 | 显示全部楼层
加一个匹配网络,三个LC器件,具体接法参考相关的射频的书,如果仪器有限制,可以盲调,不过比较耗时,如果有网络分析仪什么的可以看史密斯圆图的,可以看图去调整。
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发表于 2016-8-7 14:31:30 | 显示全部楼层
正点原子 发表于 2016-8-6 19:14
比如1~2mm
这么短,随便你怎么走,应该问题都不大

1-2mm肯定是没有什么问题的
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发表于 2016-8-7 14:33:20 | 显示全部楼层
destiny、 发表于 2016-8-6 19:36
加一个匹配网络,三个LC器件,具体接法参考相关的射频的书,如果仪器有限制,可以盲调,不过比较耗时,如果 ...

S波段的东西需要注意材质,不是搭配个一般材质阻容的匹配网络就搞得定的,有时候会适得其反
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发表于 2016-8-12 09:57:32 | 显示全部楼层
目前也遇到排線干擾的問題,拉了一組GPIO(15:0)用TIM+DMA固定時間從address table順序寫到ODR來控制感測器輸出
結果發現會影響影象感測器輸出,手指去觸碰排線走線的地方(有上漆的地方)馬上就能看到影象出現雜訊
原本有固定閃爍的固定垂直雜訊將OSPEEDR從2M調到100M後,雜訊反而變小了

PCB上最快的信號也才一個給ADC的CLK 4M其它都低於1M,怎麼也會干擾...
不是高頻訊號才需要考慮這些問題
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