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Nr 43 2022 www markttechnik de Samtec Leistungsoptimierung bei Breitband-HF-Steckverbindern In vielen Applikationen nimmt die Übertragungsgeschwindigkeit zu Das hat zur Folge dass jedes einzelne Segment des Signalpfads bei höheren Frequenzen arbeiten muss Jedes Bauelement im Signalpfad muss also bessere Eigenschaften aufweisen z B Steckverbinder bei stabiler Impedanz und weniger Verlusten Der HF-Einkopplungsbereich im folgenden Launch genannt ist der konstruktiv ausgelegte und gestaltete Leiterplattenbereich für die Montage des Steckverbinders und die Verbindung der Signalund Massekontakte mit den Leiterbahnen Gute Launches ermöglichen es dass der Großteil der Signalenergie in den Steckverbinder gelangt und weitgehend verzerrungsfrei übertragen wird Das wird insbesondere dann wichtig wenn die Bandbreiten sich dem Bereich von 100 GHz nähern Doch worauf ist beim Entwurf zu achten wenn es um die Wahl und Implementierung von HF-Leiterplattensteckverbindern der nächsten Generation geht? Konstante Impedanz Ein HF-Launch erfordert eine gute Masseringstruktur um das Signal-Via damit der Impedanzwert entlang des Signalwegs durch das Via konstant bleibt Bild 1 zeigt einen Massering für einen 90-GHz-Launch Es gibt zwei Hauptfaktoren die den Durchmesser des inneren Via-Masserings bestimmen die Impedanz des Launch-Bereichs und die Grenzfrequenz der vom Launch unterstützten Moden höherer Ordnung HOMs Die Impedanz des Launch-Bereichs lässt sich bis zur 1 Ordnung bestimmen wenn man die Signalbohrungsgröße als Innenleiterdurchmesser eines Koaxialkabels und den inneren Masseringdurchmesser als dessen Schirmungsdurchmesser betrachtet Bei langen Vias kann die Nennsystemimpedanz z B 50 Ω als Sollimpedanz eingesetzt werden Bei kurzen Vias hingegen wirkt sich die kapazitive Last stark aus die durch die Wechselwirkung zwischen Launch und Ende des Steckverbinderkörpers verursacht wird Also würde ein Soll-Z 0 wie 70 Ω den durchschnittlichen Gesamteffekt von Steckverbinder und Launch dichter an die 50 Ω bringen Normalerweise soll sich bei einem Launch für einen koaxialen HF-Steckverbinder nur die Grundmode fortpflanzen Dies ist die transversalelektromagnetische Welle Transversalwelle oder TEM-Welle Oberhalb einer bestimmten Frequenz der Grenzfrequenz kann der Launch die Moden höherer Ordnung unterstützen Wenn dies geschieht verteilt sich die Energie auf die verschiedenen Moden und das Signal wird aufgrund deren unterschiedlicher Ausbreitungseigenschaften schnell verzerrt Daher muss der Launch so ausgelegt sein dass die Grenzfrequenz außerhalb der Bandbreite liegt die genutzt werden soll Sowohl die Impedanz als auch die Grenzfrequenz verhalten sich ebenfalls umgekehrt proportional zur Dielektrizitätskonstante ε Rentlang des Signalwegs durch das Via In Bild 2 ist ein Querschnitt durch eine Leiterplatte mit Kernund Prepreg-Schichten zu sehen die jeweils aus Lagen mit Harzbindemittel imprägnierten Glasfasergewebe bestehen Weil jede dieser Schichten und Lagen unterschiedliche dielektrische Eigenschaften aufweist ist die auf das Signal wirkende ε R -Konstante abhängig von der Fortpflanzungsrichtung Bei Hoch-Bild 1 Der Massering blau um das Via wirkt sich stark auf die Eigenschaften des Launch aus Anhand der Gleichungen lässt sich der innere Massering annähernd genau dimensionieren Durchmesser Dv DGND sind in Zoll angegeben Die Grenzfrequenz f cutoff ist umgekehrt proportional sowohl zur Größe des Masserings als auch zur Dielektrizitätskonstante beim Signaldurchgang durch das Via Je höher diese Werte sind desto niedriger ist die Grenz frequenz und die Betriebsbandbreite des Launch Bi ld er Sam te c Rastermaß 1 27mm Anzeige 29