마이크로웨이브 기술 - 고주파 PCB 회로 설계 무원 상호 조정

고주파 PCB 회로 설계 엔지니어는 IMD(인터변조 왜곡)의 매개변수를 매우 중요하게 생각합니다.안테나, 케이블 및 커넥터와 같은 패시브 회로에서도 PIM(패시브 상호 조정)이 존재합니다.간단합니다. PIM은 간섭을 일으키고 소스 회로가 없는 비선형은 PIM을 발생시킵니다.일반적으로 전송 신호는 기본 및 고조파 컴포넌트로 구성됩니다.두 개 이상의 인접한 신호가 동시에 전송될 때 회로의 비선형은 서로 다른 신호의 고조파를 혼합시켜 추가적인 잡산 신호를 생성한다.이러한 분산 신호는 수신기에 필요한 신호의 수신을 방해하거나 방해할 수 있습니다.

고주파 회로 설계가 좋지 않은 PIM 제품은 전송된 여러 신호의 진폭과 주파수, 회로 전송선의 구조, 응용 중의 전류 밀도와 출력 수준을 포함한 몇 가지 요소로 인해 발생할 수 있다.여러 개의 신호가 있을 때 일반적으로 기본 주파수 f1과 f2로 설명됩니다.그 PIM 신호의 주파수는 기본 주파수 신호의 서로 다른 고조파에 의해 발생한다.

수신 채널의 주파수는 송신 채널의 주파수와 매우 가깝고 높은 PIM 제품의 영향을 받을 가능성이 높다는 것을 분명히 알 수 있다.PIM에서 발생하는 신호의 폭은 대부분 원시 신호의 전력 레벨에 달려 있다.동시에 이 예는 두 개의 신호와 그 2차 고조파와 3차 고조파만 나타낸다는 것을 주의해야 한다;만약 더 많은 기파 신호와 더 높은 신호 폭이 있다면, 혼합 과정에서 더 많은 고조파가 관련되어 PIM 제품이 더욱 복잡해질 것이다.

금속이 PIM에 미치는 영향

PIM의 발생은 일반적으로 무선 기지국 및 동축 커넥터 인터페이스와 같은 다른 통신 시스템의 금속 대 금속 접점의 품질에 기인합니다.시스템에서 트랜스미터 커넥터 인터페이스와 같은 부품은 회로 인터페이스의 접촉 불량이나 금속 표면의 때나 산화와 같은 형태의 오염으로 인해 금속과 금속이 일치하지 않아 비선형을 초래합니다.접촉이 불량하거나 오염된 이러한 금속이 금속 표면에 전압을 가하고 높은 전류 밀도를 가지면 회로에서 비선형이 PIM 산물을 생성합니다.

회로 재료에 대한 광범위한 연구에 따르면 PIM은 회로 재료 자체의 특성이 아니라 회로, 구성 요소 또는 시스템 설계로 인해 발생합니다. 예를 들어 개전 상수와 개전 손실입니다.그러나 적절한 회로 재료를 선택하면 낮은 PIM 수준을 유지하는 데 도움이 되며 PIM을 줄이는 열쇠는 설계의 금속 표면입니다.거친 동박 표면을 가진 회로기판보다 매끄러운 동박 표면과 동전매질 인터페이스를 가진 회로기판이 더 낮은 PIM을 나타낸다.이러한 재료 특성 때문에 PIM이 낮은 인쇄회로기판(PCB) 안테나를 찾는 설계자는 구리-전매질-기판 인터페이스에서 최소 구리 표면의 거친도를 가진 회로층 압판을 선택할 수 있다.

PIM 실험을 위해 Rogers PCB Bay의 RO4534–¢ 회로 기판을 선택합니다.Ro4350B는 10GHz에서 0.0027의 저손실 인수를 가진 저PIM, 안테나 레벨, 고주파 회로층 전압판으로, Dk 값은 3.4±0.08이다.고주파 PIM 성능에서 회로 재료의 역할을 탐색하기 위해 동일한 RO4534–¢ 회로 계층 프레스에 동일한 재료의 회로 구조의 차이가 PIM 성능에 어떻게 영향을 미치는지 비교하기 위해 세 가지 다른 유형의 마이크로밴드 회로를 설계했습니다.

이 세 가지 유형의 회로는 마이크로밴드 전송선, 에지 결합 밴드 패스 필터 (BPF) 및 스텝 임피던스 로우 패스 필터 (LPF) 입니다.세 회로의 전류 밀도가 다르고 PIM 성능도 다르다.최소 전류 밀도가 4.5A/m인 마이크로밴드 전송선은 -157dBc의 최소 PIM을 가지고 있다.BPF는 가장자리 결합 부분에서 23A/m의 높은 전류 밀도를 가지고 있으며 세 회로의 PIM 성능은 -128dBc에서 가장 떨어진다.이 둘 사이에서 전류 밀도가 마이크로밴드 전송선과 BPF 사이에 떨어지는 LPF (12A/m) 의 PIM 성능도 -143dBc로 다른 두 회로 사이에 있다.

동일한 보드 재료 세트로 만들어진 회로의 PIM 성능에 이처럼 큰 차이가 있는 것은 회로가 재료가 아니라 PIM 차이의 원인임을 나타냅니다.회로 구조의 차이는 전류 밀도의 차이와 회로 선형에 대한 영향을 초래하여 PIM 성능의 차이를 초래합니다.예를 들어, 가장 간단한 회로인 마이크로밴드 전송선은 가장 낮은 전류 밀도와 최고의 PIM 성능을 제공합니다.본질적으로 선형 특성을 구현할 수 있는 회로는 선형도가 낮은 회로 구조가 같은 회로 재료를 사용해도 PIM 특성이 떨어지는 것처럼 PIM 성능이 우수합니다.

PIM은 회로 재료의 기본 속성은 아니지만 Rogers사는 안테나급 회로 재료의 PIM 성능을 연구하고 분석한 지 상당한 기간 (17년) 이 되었다.이 기간 동안 수많은 테스트 결과 데이터베이스는 고객이 저PIM PCB 안테나 및 기타 패시브 회로 설계를 개발하는 데 도움이 되는 저PIM PCB 안테나 및 기타 패시브 회로 설계를 개발하고예를 들어 필터입니다.따라서 RO4534–¢와 같은 Rogers–안테나급 재료는 광대역 주파수 범위 내에서 일관되고 예측 가능한 PIM 성능을 제공하여 가장 높은 선형도를 가진 다양한 회로 구조를 설계할 수 있다.

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