[SI-LIST] Re: Input Matching for SMA Connectors

  • From: <Wolfgang.Maichen@xxxxxxxxxxxx>
  • To: <Gert.Havermann@xxxxxxxxxxx>, <si-list@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Tue, 11 Oct 2016 12:22:32 +0000

Hello,
For digital signals, which are wide band (as opposed to centered on a specific 
frequency), i.e. consist of a wide range mixture of frequencies/wavelengths,  
there is no such thing as "lambda/4", so that way of matching is not applicable 
here.

200ps on microstrip corresponds to a distance of roughly 4cm. The center pin of 
an SMA connector (and thus the length of the mismatched line section) is about 
10x shorter.

The fact that the section is short relative to the rise time means you can to a 
good degree of accuracy consider the mismatch as a lumped parasitic. I would 
run a few simulations with a simple transmission line calculator to find the 
approximate impedance and propagation delay of this section based on the 
manufacturer recommended footprint (because the connector is wider than your 
trace you will have too much capacitance, i.e. a capacitive parasitic). With 
these numbers you can then do a simple simulation in e.g. PSpice or LT Spice to 
get a feel for the size of the reflections and loss caused by this section. 
Rough rule of thumb, reflection in percent is approximately Tc/Tr, with Tc 
being the time constant of the parasitic, Tr the rise time of the signal.

It may very well turn out reflection and loss are acceptable for your design - 
in this case you are done but will sleep better.

Second, you could compensate a lumped capacitive parasitic with additional 
inductance. One way would be to create a ground cutout below the center pin so 
the next ground plane is further away and the impedance thus goes up. You'll 
need at least a decent 2.5D simulator (e.g. Sonnect, but there are several 
others) to create a decent model for this. Or you go the experimental route and 
create a sample board with a few variations of this cutout.

In any case don't forget to stitch the shield of the SMA connector tightly to 
the ground plane(s) with several vias.

Best regards,

Wolfgang





-----Original Message-----
From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On ;
Behalf Of Havermann, Gert
Sent: Tuesday, October 11, 2016 1:57 PM
To: si-list@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [SI-LIST] Re: Input Matching for SMA Connectors

Hi Hakim,
If you want the Transition from SMA to PCB as clean as possible, then you need 
to run a 3D simulation and optimization of the Transition. You need to optimize 
either the Stack-up, or the Footprint and void for a given Stack-up. For 
tracewidth smaller than the Contact pad you need to add Cutouts/voids in the 
Copper plane underneath the pad to compensate the capacitive impact of the pad.

Or you select a stack-up and a connector, and then ask the connector vendor to 
provide a footprint for your Stack-up. A lot of Vendor do that for you free of 
charge (Rosenberger, Southwest...) if the Projekt is interesting enough 
(Volume).

Or you check the web for Design Studies about SMA to PCB Transition (there are 
a lot of papers out there on this topic), and then Copy their Stack-up and 
footprint (check if it is IP-free before designing it into a real Product).

Since it is only 5GHz, you might be able to just use the Vendors recommended 
Footprint, but very often these aren't optimized at all. That’s the more 
dangerous way.

Hope this helps
Gert


----------------------------------------
HARTING AG & Co. KG | Postfach 11 33, 32325 Espelkamp | Marienwerderstraße 3, 
32339 Espelkamp | www.HARTING.com Generalbevollmächtigte Gesellschafterin: 
Dipl.-Hdl. Margrit Harting Persönlich haftende Gesellschafter:
HARTING WiMa AG (Luxemburg) & Co. KG | Amtsgericht Bad Oeynhausen | HRA 8259 | 
Espelkamp, persönlich haftende Gesellschafterin: HARTING Führungs AG (Registre 
de Commerce et des Sociétés Luxembourg) | B 170749 | Luxemburg
Vorstand: Dipl.-Kfm. Philip F. W. Harting (Vorsitzender), Dipl.-Kffr. Maresa W. 
M. Harting-Hertz, Dipl.-Kfm. Dr.-Ing. E. h. Dietmar Harting, Dr. rer. nat. 
Frank Brode, Dipl.-Ing. (FH), Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Andreas Conrad, Dr. iur. 
Michael Pütz; HARTING Beteiligungs GmbH & Co. KG | Amtsgericht Bad Oeynhausen | 
HRA 5599 | Espelkamp, persönlich haftende Gesellschafterin: HARTING 
Beteiligungs Verwaltungs GmbH | Amtsgericht Bad Oeynhausen | HRB 8803 | 
Espelkamp.
Sitz der Gesellschaft: Espelkamp | Amtsgericht Bad Oeynhausen | HRA 9021 | 
UST-ld Nr. DE812136745

-----Original Message-----
From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On ;
Behalf Of Hakim Sellaoui
Sent: Tuesday, October 11, 2016 1:25 PM
To: si-list@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [SI-LIST] Input Matching for SMA Connectors

Hi all,
I'm designing a test board that will have differential trace widths of 4 mil 
and I want to connect SMA connectors to them, but I'm not sure what connector 
would be suitable as the ones I've found have connector widths that are neither 
equal to or smaller than the trace widths, as well as the recommended pad sizes 
are much larger.  For an RF design I did at Uni, I just added a quarter wave 
transformer to provide the matching at the operating frequency; is it still 
possible to do this with a high-speed design with a 200 ps rise time (5 GHz) 
signal?

Or can anyone recommended a way to connect VNA coaxial cables to a PCB with 
trace widths around 4 mils, such that the Zo is maintained.

Thanks,

--
Hakim Sellaoui
Associate Hardware Engineer
DisplayLink (UK) Limited

Tel: +44 (0)1223 443920
Fax: +44 (0)1223 443921
E: hakim.sellaoui@xxxxxxxxxxxxxxx<mailto:hakim.sellaoui@xxxxxxxxxxxxxxx>
W: http://www.displaylink.com/

140 Science Park, Milton Road,
Cambridge, CB4 0GF,
United Kingdom.
Registered in England No. 04811048

DisplayLink Corp.
A US incorporated company.
480 S. California Avenue Ste 305, Palo Alto, CA 94306, USA.


------------------------------------------------------------------
To unsubscribe from si-list:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field

or to administer your membership from a web page, go to:
http://www.freelists.org/webpage/si-list

For help:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field


List forum  is accessible at:
               http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list

List archives are viewable at:
                http://www.freelists.org/archives/si-list

Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at:
                http://www.qsl.net/wb6tpu


------------------------------------------------------------------
To unsubscribe from si-list:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field

or to administer your membership from a web page, go to:
http://www.freelists.org/webpage/si-list

For help:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field


List forum  is accessible at:
               http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list

List archives are viewable at:     
                http://www.freelists.org/archives/si-list
 
Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at:
                http://www.qsl.net/wb6tpu
  

------------------------------------------------------------------
To unsubscribe from si-list:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field

or to administer your membership from a web page, go to:
http://www.freelists.org/webpage/si-list

For help:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field


List forum  is accessible at:
               http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list

List archives are viewable at:     
                http://www.freelists.org/archives/si-list
 
Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at:
                http://www.qsl.net/wb6tpu
  

Other related posts: