¿Se requiere coincidencia de impedancia para trazas de PCB muy cortas?

Tengo una PCB personalizada que usa antenas de impedancia de 50 ohmios para GPS (1,575 GHz), GSM (2,4 GHz) y LoRa (868 MHz). Actualmente se utiliza una placa de impedancia coincidente con anchos de pista coincidentes de 6 mil. Una pista pasa por un condensador (que coincide con el diseño de referencia del fabricante). Mis conectores U.fl están MUY cerca de los pines de los chips RF, o en el caso del que tiene el capacitor, que está junto al pin RF y el conector U.fl en el otro lado. Por "muy cerca", me refiero a entre 2 y 3 mm.

Dado que los pines de RF son mucho más anchos que la pista de impedancia coincidente de todos modos, y las almohadillas del condensador también son más anchas, ¿hay algún beneficio real en el uso de pistas de impedancia coincidente para estas longitudes cortas? De hecho, ¿es mejor hacer coincidir el ancho de los pines en los dispositivos de RF, hasta el conector U.fl? Estoy usando un diseño de 4 capas con la capa 2 como plano de tierra dedicado, 3 como potencia y 1+4 como señales sin relleno de tierra. Todas las señales de RF están en la capa 1. Mantengo todas las señales "ruidosas" bien alejadas del lado de RF. He tratado de encontrar algo de claridad en esto, pero tal vez me perdí algo. Mi diseño parece funcionar bien para los 3 dispositivos RF, pero siempre espero mejorar las cosas si es posible.

si su rastro es delgado, podría ser ~ 1nH / mm y debido a una capacitancia más baja y un Zo = (L / C) ^ -1 más alto. Sin embargo, el tiempo de tránsito sobre esta ruta puede ser <10% de la longitud de onda en fo, por lo que la pérdida de retorno no es tan buena como podría ser, pero quizás aceptable si es de alrededor de 15 dB o más.
Una opción a considerar: poner tierra en la capa 3 y dejar la capa 2 vacía debajo de la traza de RF. Entonces el ancho de impedancia emparejada será mayor y se adaptará mejor a las almohadillas.

Respuestas (1)

De hecho, esa es una buena pregunta, pero la respuesta realmente depende de la cantidad de energía que esté dispuesto a perder debido a los efectos de la línea de transmisión (TL).

Diferentes personas usan diferentes reglas empíricas para la longitud de la línea en la que comienzan a preocuparse por los efectos de TL. Yo personalmente uso 0.1 λ (10%) para señales y 0,01 λ (1%) para el poder . En pocas palabras, para las señales, puede tolerar más reflejos de voltaje ya que su receptor probablemente tenga un amplio margen en cuanto a lo que interpretaría como un '0' o como un '1', por lo tanto, el punto de referencia del 10%: piense en RS-485 para ejemplo . Sin embargo, para la potencia, como el TL supera el punto de referencia del 1%, su antena de 50 ohmios ya no se ve como 50 ohmios y, por lo tanto, tiene una falta de coincidencia de impedancia. Consulte esta pregunta que publiqué hace algún tiempo y las respuestas para obtener más información general sobre esto.

En esta situación, le importa la potencia entregada a una antena, por lo que aún mantendría las líneas controladas por impedancia ya que en el peor de los casos (a 2,4 GHz), el TL excede 0,01 λ = 1.2 milímetro . Al mantener su impedancia en 50 ohmios, la longitud de TL se vuelve irrelevante, al menos en teoría.

¿De dónde saqué la regla del 1% para la potencia?

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Referencias : Fundamentos de la electromagnética aplicada 6/E , Ulaby|Michielssen|Ravaioli

Gracias fue una buena explicación. Continuaré usando los anchos de pista adaptados a la impedancia.
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