5 Gの動作周波数は4 Gよりもはるかに高い, PCB設計者を強制的に再考する PCBボード 設計製法.
5 Gの出現で,電気エンジニアは、新しいスペクトルの高周波数をサポートするために、PCBやその他のインフラストラクチャを再考する必要があります(場合によっては再設計することもあります)。. 信号インテグリティは5 G PCBボードの設計における主要課題となる.
5Gの電磁スペクトル上の地位
本論文では、PCB信号の完全性に対するより高い周波数の影響とこれらの問題を緩和する方法を見る.
5G周波数が信号完全性に悪い理由?
回路基板設計, 周波数の増加は、信号の完全性に対する多くの望ましくない効果を有する.
ノイズ
ノイズについて, まず、システムの周波数が高くなるにつれて, 信号反射がますます重要になる. 伝送線理論, 反射は信号線長と信号波長の比に直接関係する.
しんごうはんしゃ
信号波長は周波数が増加するにつれて減少することも分かっている(Island=v/f)。したがって, 5グラムは、より高い周波数を導入, デザイナーは、信号反射の影響も考慮しなければなりません, リングまたは他の歪みのような, そして、それはシステムのより多くの雑音を引き起こして、効果的に信号対雑音比を減らします.
容量とインダクタンス結合
さらにキャパシタンスとインダクタンスは電圧と電流の変化率に関係しているので, それぞれ, 容量結合と誘導結合の効果がより関連する. これはまた、ノイズと歪みを生成, 信号対雑音比を減らす.
減衰と表皮化効果
減衰については、重要な考慮はいわゆる皮膚効果です. 信号の周波数が増加するにつれて本質的に示す, 導体中の信号の侵入深さは減少する.
スキンエフェクト
表皮効果の重要な意義は、より高い周波数がより小さな領域を通過するとき、彼らはより大きな抵抗とより大きなIR損失を引き起こす. この損失も信号対雑音比
5 G設計における信号対雑音比の向上方法
高速設計では、シグナル完全性に影響する多くの因子がある. だから、5 Gのプリント配線板のデザイナーは何を行うことができます?
制御回路基板インピーダンス
信号の反射と減衰を減らす重要なステップは、回路基板のインピーダンスを制御することです。適切に終端された配線及び良好に設計されたインピーダンス整合ネットワークを有することは、信号反射を防止し、回路モジュール100に最大電力を供給するために必須である.
製造に専念するインピーダンス:mSAP
回路基板を製造する際にもインピーダンス制御の問題を解決することができる。伝統的なプリント配線板製造工程は台形断面でトレースを作る欠点がある. これらの断面積は、トレースそのもののインピーダンスを変える, 5グラムアプリケーションを厳しく制限する.
1つのソリューションは、mSAP(半増材製造プロセス)技術を使用して、これは、メーカーは、より高い精度でトレースを作成することができます. 制御回路の形状は、それによって引き起こされる皮膚効果及び信号電力損失を軽減することもできる.
減算とMSAP処理. 画像はProto Electronicsで提供
コンポーネントとトレースの配置
結合などの影響を軽減する場合、最も重要なことは、コンポーネントとトレースを互いに接続して、地面に. 例えば, 埋込みグランドプレーンとパワープレーンを有する多層プリント配線板は有用な解決策であり得る.
接地面の近くに敏感な線を配置すると、接地容量に結合させ(他の線とは反対)、高速信号に低インダクタンスリターン経路を提供することができます。
5 G設計の更なる考慮
この文書では、すべての問題や解決策を詳細に記載していませんが、これらの問題を解決するための5グラム周波数と可能な設計解における信号完全性の先進的課題のいくつかをレビューした.
明らかに, 5グラムはプリント配線板技術者に信号完全性課題をもたらす, ノイズと減衰の周波数依存の効果が信号対雑音比成功した5グラムデザイン, 本明細書で考慮されていないいくつかの要素(例えば、誘電体及び基板材料の選択)も同様に重要である。