Laminat to powód wielu dyskusji. Sam tutaj pisałem kiedyś że nawet do wyższych częstotliwości spokojnie w amatorskich zastosowaniach możemy stosować FR4 o mniejszej grubości jeśli nie będziemy chcieli tworzyć na PCB komponentów LC jak i innych rozwiązań typu filtry itp. Często też trudno znaleźć parametry takich laminatów i dochodzi jakiś dodatkowy koszt zamówienia próbnej płytki z wykonanymi liniami które możemy przemierzyć itp. Jednak już od pewnego czasu w JLC PCB dostępny jest zarówno laminat Rogers 4350B jak i oferta Chińskich laminatów teflonowych od firmy ZHONGYING - to jest chyba kolejny powód powstania tego projektu, czyli chęć praktycznego sprawdzenia tych laminatów gdyż w zasadzie są one o połowę tańsze niż wspomniany Rogers.

 

Nie zdecydowałem się na FR4 z prostych powodów - tutaj mamy do czynienia z większymi mocami gdzie trudniej będzie zrobić dopasowania nie znając dokładnie parametrów laminatu, więc finalnie może zakończyć się tak że ta potencjalna oszczędność spowoduje że stracimy na to więcej czasu jak i może pieniędzy np. upalone tranzystory. Przynajmniej w teorii układ zaprojektowany na dedykowanym laminacie ma szansę ruszyć po montażu "od strzału" co może oszczędzić nam nerwów i pieniędzy. Natomiast co pokaże praktyka to życie pokarze - będzie wiadomo czy warto wybierać takie laminaty do projektu i jak obliczenia teoretyczne przekładają się na praktykę przy ich wyborze.

 

 

Obecnie mamy dostępne cztery laminaty wszystkie dostępne w dwóch grubościach tzn. 1,52mm oraz 0,76mm:

 

• ZYF255DA (Dk=2,55, Df=0,0018)
  
• ZYF265D (Dk=2,65, Df=0,0019) 
  
• ZYF300CA-C (Dk=2,94, Df=0,0016) 
  
• ZYF300CA-P (Dk=3,0, Df=0,0018) 
  

 
Tutaj link do PDF-a z pełnymi danymi: ZYST Material DATA SHEET

 

Laminat ZYF255DA oraz ZYF265D to laminaty teflonowe, natomiast ZYF300CA-C oraz ZYF300CA-P to laminaty teflonowo ceramiczne. Tutaj ze względu na to że czysty teflonowy laminat jest dość miękki i może ulegać pewnym deformacjom np. podczas dokręcania go do radiatora (będzie zgniatany śrubami) postanowiłem się skupić na pozostałych dwóch czyli laminatach teflon i ceramika. Jak mówimy o częstotliwości 2,4GHz w zasadzie różnica tutaj jest pomijalna (niezauważalna) z lekką przewagą ZYF300CA-C jednak finalnie postanowiłem zdecydować się na użycie ZYF300CA-P. Powód w sumie banalny DK = 3.0 więc mamy okrągłą liczbę i jak chcę coś szybko policzyć na kartce to będzie ciut łatwiej  

 

 

 

To jest kolejny dylemat. Niestety złoto kosztuje  choć i są jeszcze inne wady o których dalej. Jednak patrząc na wybór jaki mamy oferowany przez JLC PCB. Pozostaje nam w przypadku tych laminatów wykończenie OSP (Organic Solderability Preservative) oraz EING czyli złoto na podłożu niklu.

 

Jak mówimy o częstotliwości 2,4GHz mamy tutaj do czynienia ze zjawiskiem naskórkowości - uwzględniając to okazuje się że te złoto nie jest takie piękne jak się świeci  

 Powodem jest sama technologia EING gdzie pod cieniutką warstwą złota mamy PI * Drzwi od 3 do 5 μm niklu. Z tego wychodzi że znaczna część prądów w.cz. będzie właśnie płynąc nam po warstwie niklu, który charakteryzuje się gorszą przewodnością i właściwościami ferromagnetycznymi w porównaniu do czystej miedzi. Zjawisko to skutkuje nieznacznym wzrostem rezystancji szeregowej ścieżek mikrofalowych i generuje dodatkowe straty wtrąceniowe...

 

Tutaj nam wychodzi że może w takim wypadku lepiej wybrać OSP. Po pierwsze taniej po drugie prądy w.cz. będą płynąc po miedzi która jest znacznie lepsza od niklu.

Jednak niestety OSP jest stosunkowo mało trwałe i tutaj zarówno w przypadku płytek które leżą sobie w szufladzie czekając na montaż jak i pracując w urządzeniu gdzie są narażone na czynniki atmosferyczne. Tutaj w przypadku odsłoniętych powierzchni np. filtrów będzie postępować utlenianie (korozja) zwiększająca chropowatości miedzi, co w paśmie mikrofalowym podnosi stratność układu. Finał może być taki że po czasie będzie gorzej niż z tym niklem, a przynajmniej trudno przewidzieć skutki.

 

Jak widać wybór mamy trochę jak pomiędzy dżumą i cholerą  Jednak ze względu na chęć zapewnienia konkurencyjnych cen JLC PCB zapewne nie wprowadza innych technologii pokrywania złotem lub srebrem - tzn. rozwiązań przewidzianych do zastosować w.cz.

 

Choć może to za jakiś czas się zmieni - kiedyś nie było dostępnych tych laminatów o grubości innej niż 1,52mm co mocno ograniczało ich użycie. W zasadzie już kiedyś chciałem je przetestować ale właśnie brak cieńszych wersji mnie zniechęcił.

 

 

 

Już na początku pokazałem zdjęcie pewnych części które zamierzam użyć w projekcie i będą to:

• Tranzystor LDMOS firmy Ampleon BLP9G0722-20G
  
• Cyrkulator RFTYT WG2020X-1 (2300 - 2700MHz)
  
• Rezystor bezindukcyjny 50 ohm 
  

 

Tranzystor to wiadomo (DS w załączniku), a cyrkulator wraz z rezystorem ma nam zabezpieczyć wzmacniacz przed uszkodzeniem w razie niedopasowania anteny która może być spowodowana różnymi przyczynami od złego jej wykonania po uszkodzenie przewodu itd. Wszystkie w/w elementy można zdobyć na znanym Chińskim portalu aukcyjnym, a patrząc na ich ceny nie są one straszne. Jak popatrzymy na ceny komercyjnych wzmacniaczy na to pasmo to już nawet nie ma o czym mówić i nawet gdy ich użyjemy raczej nie dobijemy do ceny takiego komercyjnego rozwiązania.

 

Jeśli chodzi o sam cyrkulator:

 

• Tłumienność wtrąceniowa (Insertion Loss): 0,30 dB w kierunku przewodzenia (Port 1 -> Port 2), co gwarantuje minimalne straty mocy użytecznej dostarczanej do anteny (poniżej (7%) traconych w postaci ciepła).
  
•  Izolacja wsteczna (Isolation): 25,5 dB w kierunku zaporowym (Port 2 -> Port 1), co zapewnia ponad kilkusetkrotne stłumienie fali odbitej powracającej w stronę drenu tranzystora.
  
• Dopasowanie portów (WFS / SWR): Wynosi maksymalnie 1,20 (S22), zapewniając stabilną impedancję obciążenia dla poprzedzających stopni wzmacniacza.