Dans le domaine de la conception de circuits haute fréquence, il est primordial de maintenir l’intégrité de la transmission des signaux. Si l’impédance caractéristique des lignes de transmission ne correspond pas à celle des composants ou des connecteurs, des réflexions ou des pertes de signal peuvent se produire, ce qui peut nuire aux performances globales du système. Même en ajustant soigneusement l’impédance de la ligne de transmission, des variations d’impédance inattendues peuvent se produire au niveau des connexions des composants.
Dans cet article, nous allons expliquer les mesures et les méthodes de simulation pour éviter ces problèmes. Nous nous concentrerons particulièrement sur l’impact des empreintes de composants sur l’impédance et nous présenterons des techniques de conception et de simulation appropriées pour maintenir la qualité du signal.
Rôle de l’impédance caractéristique
L’impédance caractéristique des lignes de transmission indique la relation entre la tension et le courant, et elle est essentielle pour garantir la transmission précise du signal. Cependant, la forme des empreintes des composants peut provoquer une dégradation du signal. Les empreintes sont généralement conçues pour faciliter la soudure et assurer une fixation solide des composants, mais une conception trop large peut entraîner une capacité parasite indésirable et affecter négativement l’impédance. En conception de circuits haute fréquence, il est crucial de simuler et d’analyser ces petits effets, car ils peuvent causer des problèmes majeurs.
Simulation des empreintes de connecteurs U.FL
Nous allons simuler un exemple de conception utilisant des connecteurs coaxiaux U.FL couramment utilisés sur des lignes microstrip de 50Ω, en utilisant le logiciel Qucs Studio.
Dans cet exemple, nous allons utiliser les couches L1 et L2 d’un PCB avec les spécifications suivantes pour concevoir une ligne microstrip de 50Ω. En utilisant le Transmission Line Calculator, la largeur de trace pour obtenir 50Ω est de 171μm.
La simulation de cette ligne microstrip montre une impédance caractéristique de 50Ω avec de bonnes caractéristiques de transmission.
Ensuite, nous allons simuler l’ajout d’un connecteur U.FL sur la ligne microstrip et observer l’impact de l’empreinte. La recommandation de conception pour l’empreinte du connecteur U.FL est de former une zone de contact carrée de 1.0×1.0mm pour le signal, comme indiqué ci-dessous.
Nous créons le modèle de simulation de cette empreinte en utilisant le Transmission Line Calculator, en conservant la même permittivité et hauteur du substrat que la ligne microstrip, mais en fixant W=1.0mm et L=1.0mm.
Les résultats de la simulation montrent que l’empreinte recommandée des composants peut affecter l’impédance caractéristique et nuire aux caractéristiques de transmission du circuit. Rouge : ligne microstrip uniquement, Bleu : ligne microstrip + empreinte
Causes de la réduction d’impédance
Dans la conception des connecteurs U.FL, la grande taille de l’empreinte augmente la capacité parasite, ce qui a un impact majeur sur l’impédance caractéristique. L’impédance caractéristique est calculée à partir de l’inductance et de la capacité, et une taille d’empreinte plus grande augmente la capacité, entraînant ainsi une diminution de l’impédance.
Solutions pour réduire la diminution de l’impédance
Pour minimiser la diminution de l’impédance, l’optimisation des empreintes est essentielle. La capacité parasite dépend de la taille de l’empreinte et de la distance jusqu’à la couche de masse. En augmentant cette distance, la capacité parasite peut être réduite.
Par conséquent, en retirant les couches inférieures de l’empreinte, on peut améliorer ce problème.
En configurant l’empreinte de manière à retirer les couches L2 et L3 sous l’empreinte, on peut augmenter la distance avec le plan de masse et réduire la capacité parasite.
La simulation des caractéristiques de transmission de cette nouvelle empreinte montre que l’augmentation de la distance avec la masse réduit l’effet de la diminution d’impédance.
Conclusion
Dans cet article, nous avons discuté de l’importance de l’intégrité de la transmission des signaux en conception de circuits haute fréquence et des problèmes causés par une mauvaise correspondance d’impédance. Nous avons particulièrement étudié l’impact des empreintes de composants sur l’impédance en utilisant l’exemple des connecteurs U.FL et avons démontré ces effets par simulation. Nous avons également présenté l’optimisation des empreintes comme solution pour réduire la diminution de l’impédance. En utilisant ces informations, vous pouvez améliorer vos conceptions de circuits haute fréquence de manière plus efficace.
コメント