Tecnología de PCB - Diseño de diseño de PCB de radiofrecuencia (rf)

Hasta ahora, la línea MICROSTRIP sigue siendo la estructura de línea de transmisión más utilizada en el diseño de radiofrecuencia y microondas. Sin embargo, esta situación es cada vez menor a medida que aumenta la velocidad y densidad del diseño de tecnologías digitales e híbridas.

Debido a que para la misma resistencia, la línea de MICROSTRIP suele ser más ancha que la línea de banda, y debido al aumento de la radiación asociada a la línea de microstrip, necesita más espacio de cableado de PCB y una mayor distancia cerca de la pista. En el diseño de radiofrecuencia pura o microondas, esto no suele ser un problema, pero a medida que aumenta la demanda de tamaños de productos más pequeños y la densidad de componentes que lo acompañan, se vuelve menos fácil de obtener.

Estructura

La línea de transmisión de MICROSTRIP está compuesta por conductores (generalmente cobre) de ancho W y espesor T. los conductores se encadenan en un plano de tierra más ancho que la propia línea de transmisión y están separados por un dieléctrico de espesor H. la mejor práctica es garantizar que el plano de referencia de puesta a tierra se extienda al menos 3h a ambos lados del rastro de MICROSTRIP superficial.

Condiciones favorables

Históricamente, la principal ventaja de las líneas de MICROSTRIP puede ser el uso de solo dos capas de placas, mientras que todos los componentes están instalados en un lado. Esto simplifica el proceso de fabricación y montaje y es la solución de placa de circuito RF más barata. Debido a que todas las conexiones y componentes están en la misma superficie, no es necesario usar agujeros al hacer conexiones. Además de los factores de costo, esto también es ideal, ya que el uso de agujeros no aumentará la capacidad o la inducción.

Para la misma resistencia, el rastro de MICROSTRIP suele ser más ancho que el rastro de banda. Por lo tanto, debido a que la tolerancia al grabado en la fabricación es absoluta, es más fácil controlar la resistencia característica del rastro de manera más estricta. Por lo tanto, si el ancho de la pista de PCB es de 20 mils y el ancho se reduce en 1 milímetro debido al grabado excesivo, esta es una cantidad muy grande en comparación con el grabado excesivo de 5 millones de líneas de banda y la reducción del ancho a 4 mils. Pequeños cambios porcentuales. Por ejemplo, en el material fr408, un rastro de MICROSTRIP de 20 milímetros más alto que el suelo, 11,5 milímetros más alto y una constante dieléctrica de 3,8 producirá alrededor de 50,8 ohms. Si el rastro se reduce a 19 milímetros, la resistencia característica será de unos 52,6 Ohm y la resistencia característica aumentará un 3,6%. En el mismo material, una línea de banda de 5 milímetros con 6 milímetros de tierra en la parte superior e inferior producirá unos 50,35 ohm, pero cuando se reduzca un milímetro a 4 milímetros, la resistencia característica será de unos 56,1 ohm, un 11,5% más. Al completar algunos diseños, no se especifica la resistencia característica del rastro final, pero se especifica el ancho final. En el mismo esquema de sobregrabado, la reducción de 5 millones de rastros de 1 millón de milímetros reducirá el ancho final del rastro en un 20%, mientras que la reducción de 20 milímetros de 1 millón de milímetros reducirá el ancho en un 5%.

Deficiencias

Debido a que las líneas de transmisión de MICROSTRIP suelen ser muy anchas y colocadas en la superficie de la placa de circuito, esto significa que la superficie disponible para la colocación de componentes se reducirá. Esto hace que el MICROSTRIP sea inútil en el diseño de tecnología mixta de alta densidad, que casi siempre tiene valor espacial.

Las líneas de transmisión de MICROSTRIP irradiarán más que otros tipos de líneas de transmisión, lo que será el principal factor de radiación general del producto emi.

En tercer lugar, debido al aumento de la radiación desde el microstrip, la conversación cruzada se convierte en un problema, por lo que es necesario aumentar la distancia con otros componentes del circuito, lo que conduce a una reducción de la densidad de cableado disponible.

El diseño de MICROSTRIP generalmente requiere un blindaje externo, lo que aumenta el costo y la complejidad. De hecho, este se ha convertido en uno de los problemas más importantes en el diseño de dispositivos portátiles como teléfonos móviles. La fuerza impulsora de muchos productos es cada vez menor, por lo que es cada vez más delgada. Esto significa que la capa de blindaje estará más cerca de la superficie de la placa de circuito, lo que aumentará la capacidad por unidad de longitud de la línea de transmisión, cambiando así su resistencia. Considere cuidadosamente al elegir usar la línea de transmisión de MICROSTRIP y deducir el modelo de resistencia. Si el sendero tiene que atravesar una pared blindada externa, puede ser necesario modificar el ancho de la línea de transmisión a una pequeña distancia, generalmente a través de un "túnel", que suele estar más cerca de la superficie de la placa que la parte superior del blindado.

La resistencia característica del MICROSTRIP se verá afectada por la capa de soldadura u otro recubrimiento superficial. De un fabricante a otro e incluso de un tablero del mismo proveedor de PCB a otro, la aplicación de estos recubrimientos puede ser muy inconsistente. Por lo tanto, se desconoce muy bien el efecto de estos recubrimientos en la resistencia de los rastros de MICROSTRIP en la superficie.