Teknologi Microwave - Interodulasi pasif desain sirkuit PCB frekuensi tinggi

Rangkaian merancang sirkuit PCB frekuensi tingginjadi melekat penting besar pada parameter penyelesaian intermodulasi (IMD). Dalam sirkuit pasif (seperti antena, kabel dan sambungan), penyelesaian intermodulasi juga akan wujud, iaitu, intermodulasi pasif (PIM). Cukup mudah, PIM akan menyebabkan gangguan, dan generasi PIM disebabkan oleh non-lineariti dalam sirkuit pasif. Biasanya isyarat yang dihantar terdiri dari gelombang dasar dan komponen harmoniknya. Apabila dua atau lebih isyarat bersebelahan dihantar pada masa yang sama, non-lineariti dalam sirkuit akan menyebabkan harmonik isyarat berbeza untuk mencampur dan menghasilkan isyarat spurious tambahan. Isyarat-isyarat ini boleh menghalang atau mengganggu penerimaan isyarat yang diperlukan oleh penerima.

Design sirkuit frekuensi tinggi Produk PIM tidak diinginkan boleh disebabkan oleh beberapa faktor, termasuk amplitud dan frekuensi isyarat berbilang yang dihantar, struktur garis penghantaran sirkuit, dan densiti semasa dan aras kuasa dalam aplikasi. Apabila terdapat isyarat berbilang, mereka biasanya diterangkan oleh frekuensi asas mereka f1 dan f2. Frekuensi isyarat PIM mereka dijana oleh harmonik berbeza isyarat frekuensi asas.

Ia boleh dilihat dengan jelas bahawa frekuensi saluran penerima sangat dekat dengan frekuensi saluran pemindahan, dan ia sangat mungkin akan dipengaruhi oleh produk PIM tinggi. Amplitude isyarat yang dihasilkan oleh PIM bergantung pada aras kuasa isyarat asal. Pada masa yang sama, perlu dikatakan bahawa contoh ini hanya menunjukkan dua isyarat dan harmonik kedua dan ketiga mereka; jika terdapat isyarat dasar dan amplitud isyarat yang lebih tinggi, lebih banyak harmonik terlibat dalam proses campuran, yang menghasilkan produk PIM akan menjadi lebih kompleks.

Kesan logam pada PIM

Produsi PIM biasanya ditambah kepada kualiti kenalan logam ke logam di stesen as as tanpa wayar dan sistem komunikasi lain (seperti antaramuka sambungan koaksial). Dalam sistem, seperti antaramuka konektor penghantar dan bahagian lain, disebabkan kenalan buruk antaramuka sirkuit, atau ketidakkonsistensi logam-logam disebabkan oleh tanah atau oksidasi pada permukaan logam dan bentuk lain pencemaran, yang menyebabkan ketidaklineariti. Apabila permukaan-permukaan logam-logam yang tidak terkontaminasi atau yang terkontaminasi ini dilaksanakan dengan voltaj dan mempunyai densiti arus tinggi, tidak-lineariti mereka akan menghasilkan produk PIM dalam sirkuit.

Penelitian luas pada bahan sirkuit telah menunjukkan bahawa PIM lebih disebabkan oleh sirkuit, pemasangan atau desain sistem, daripada disebabkan ciri-ciri bahan sirkuit sendiri, seperti konstan dielektrik dan kehilangan dielektrik. Namun, memilih bahan sirkuit yang sesuai boleh membantu menjaga aras PIM rendah, dan kunci untuk mengurangi PIM adalah permukaan logam dalam desain. Papan sirkuit dengan permukaan foil tembaga licin dengan antaramuka tembaga-dielektrik akan menunjukkan PIM lebih rendah daripada papan sirkuit dengan permukaan foil tembaga kasar. Kerana karakteristik bahan ini, raksasa yang mencari antena papan sirkuit cetak (PCB) dengan PIM rendah boleh memilih sirkuit laminat dengan kasar permukaan tembaga minimal di antaramuka substrat tembaga-dielektrik.

Pilih papan sirkuit RO4534 ⢢ dari kapal Rogers PCB untuk melakukan beberapa eksperimen PIM. Ro4350B adalah laminat sirkuit frekuensi tinggi, dengan faktor kehilangan rendah 0.0027 pada 10GHz, dan nilai Dk 3.4±0.08. Untuk mengeksplorasi peran bahan sirkuit dalam prestasi PIM frekuensi tinggi, tiga jenis sirkuit microstrip telah dirancang pada sirkuit laminat RO4534 ⢢¢ yang sama untuk membandingkan bagaimana perbezaan dalam struktur sirkuit pada bahan yang sama mempengaruhi prestasi PIM.

Tiga jenis sirkuit ini ialah garis trasmis microstrip, penapis band-pass (BPF) dan penapis low-pass (LPF) impedance melangkah. Densitas semasa bagi tiga sirkuit berbeza, dan prestasi PIM juga berbeza. Garis transmisi microstrip dengan densiti semasa minimum 4.5 A/m mempunyai PIM rendah -157 dBc. BPF mempunyai densiti semasa tinggi 23 A/m dalam bahagian sambungan pinggirnya, dan prestasi PIM dari tiga sirkuit adalah yang terburuk pada -128 dBc. Antara kedua-dua, prestasi PIM LPF (12 A/m) yang densiti semasa jatuh diantara garis transmisi microstrip dan BPF juga diantara dua sirkuit lain, pada -143 dBc.

Perbezaan besar dalam prestasi PIM sirkuit yang dibuat dari set sama bahan papan sirkuit menunjukkan bahawa sirkuit adalah penyebab perbezaan dalam PIM, bukan bahan. Perbezaan dalam struktur sirkuit telah menyebabkan perbezaan dalam densiti semasa dan pengaruh pada lineariti sirkuit, yang menyebabkan perbezaan dalam prestasi PIM. Contohnya, sirkuit paling sederhana-garis trasmis microstrip-mempunyai densiti semasa paling rendah dan prestasi PIM terbaik. Pada dasarnya, sirkuit yang boleh mencapai ciri-ciri linear mempunyai prestasi PIM yang baik, sama seperti struktur sirkuit dengan linearitas lebih rendah akan mempunyai prestasi PIM yang lebih buruk, walaupun bahan sirkuit yang sama digunakan.

Walaupun PIM bukan atribut asas bahan sirkuit, Rogers Corp. telah menyelidiki dan menganalisis prestasi PIM bahan sirkuit tahap antena selama beberapa masa (17 tahun). Selama masa ini, sejumlah besar pangkalan data hasil ujian boleh membantu kita memahami secara mendalam sirkuit yang dibuat pada bahan-bahan ini dan bahan-bahan itu sendiri, dan membantu kita memahami lebih baik kesan bahan-bahan ini dan kuasa isyarat dan densiti semasa pada prestasi PCB PIMs, dengan itu membantu pelanggan kita mengembangkan antena PCB PIM rendah dan rancangan sirkuit pasif lain, Seperti penapis. Oleh itu, bahan-bahan gred antena Rogers, seperti RO4534 ⢢¢ laminat, boleh menyediakan prestasi PIM konsisten dan dapat dijangka dalam julat frekuensi band lebar, membolehkan desain berbagai struktur sirkuit dengan linearitas tertinggi.

Adakah anda mempunyai soalan mengenai rancangan sirkuit PCB frekuensi tinggi atau pemprosesan? Ahli syarikat ipcb boleh memberikan bantuan yang relevan.