Teknik PCB - Analisis syarikat PCB rancangan garis garis garis garis dalam band frekuensi gelombang milimeter

Analisis syarikat PCB rancangan garis garis garis garis dalam band frekuensi gelombang milimeter

Walaupun rancangan dan penghasilan Bord Sirkuit Cetak (PCB) pada frekuensi gelombang milimeter bermula dari mempertimbangkan bahan sirkuit, pilihan teknologi garis trasmis bermain peran yang besar dalam prestasi sirkuit pada frekuensi tinggi. Sebagaimana komunikasi sel dan tanpa wayar terus memegang band frekuensi RF/microwave, yang menghasilkan lebar band yang lebih sempit, dan gelombang milimeter boleh menyediakan lebar band yang cukup, penyelidik saintifik lebih bimbang tentang sistem jarak pendek, kuasa rendah (seperti radar kereta dan rangkaian tanpa wayar generasi lima (5G)). Interes dalam frekuensi gelombang milimeter terus meningkat. Sebagai teknologi garis penghantaran yang biasa digunakan pada frekuensi gelombang milimeter, perancang sirkuit mungkin terlebih dahulu berfikir tentang garis microstrip, panduan gelombang koplanar berdasar (GCPW) atau bahkan panduan gelombang segiempat, tetapi bagaimana dengan prestasi garis garis garis? Dalam sirkuit kompat dan padat, garis garis garis berjalan dengan baik pada 24 GHz (banyak stesen asas 5G akan beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi) atau frekuensi yang lebih tinggi. Ada beberapa perkara yang perlu diingat ketika merancang dan membina sirkuit garis strip pada frekuensi gelombang milimeter.

Struktur garis garis garis garis adalah relatif unik dan sering dibandingkan dengan kabel koaksial rata. Ia mempunyai struktur berbilang lapisan: konduktor tengah dikelilingi oleh dua lapisan dielektrik atas dan bawah (bahan sirkuit), dan luar lapisan dielektrik dikelilingi oleh lapisan perisai logam di atas dan bawah. Struktur laminasi ini meningkatkan kompleksiti sirkuit, tetapi menyediakan isolasi yang baik antara konduktor dan garis transmisi, sehingga sirkuit sangat kecil boleh dilaksanakan pada frekuensi gelombang RF, microwave, dan millimeter (bergantung pada ciri-ciri bahan PCB).

Walaupun kompleksiti garis garis telanjang meningkatkan masa dan kos pembuatan, ia juga menunjukkan beberapa keuntungan yang luar biasa. Selain isolasi tinggi dan miniaturisasi, pesawat atas dan bawah tanah sirkuit garis strip membantu mengurangi kehilangan radiasi, terutama dalam band frekuensi gelombang milimeter. Kehilangan radiasi tinggi sirkuit microstrip kadang-kadang membuat mereka antena yang tidak perlu. Stripline mungkin tidak sederhana seperti garis microstrip atau GCPW, tetapi untuk desain sirkuit gelombang milimeter tertentu, ia mungkin pilihan terbaik untuk garis trasmis, terutama dalam sirkuit berkemak yang padat (tiada gangguan), atau sirkuit yang tidak diinginkan Radiation dan gangguan elektromagnetik (EMI) sensitif aplikasi.

Untungnya, prestasi yang hebat dari PCB garis strip sentiasa boleh "dilaksanakan" pada frekuensi 77GHz atau lebih tinggi melalui teknik desain dan penghasilan yang telah membuktikan keputusan yang baik melalui beberapa eksperimen. Jika anda perlu memahami dengan cepat garis microstrip dan GCPW, anda boleh klik video mikrosekolah teknologi terdahulu "Comparison of the performance of microstrip line and grounded coplanar waveguide in millimeter frequency band" (click to jump directly) untuk maklumat lanjut.

Seperti format garis penghantaran lain, litar garis garis garis akan berkurang kerana frekuensi meningkat untuk menyesuaikan kepada litar dengan panjang gelombang kecil seperti gelombang milimeter. Namun, disebabkan struktur berbilang lapisan unik, sirkuit akan sentiasa mampu menjaga isolasi tinggi. Sirkuit Stripline juga mempunyai lebar band yang lebih luas, jadi sirkuit gelombang milimeter tunggal]desain boleh menyokong aplikasi berbilang. Apabila merancang dan melaksanakan sirkuit garis garis garis garis pada frekuensi gelombang milimeter, perlu mengambil tindakan pencegahan yang sesuai untuk mencapai prestasi terbaik yang mungkin untuk menghindari isyarat yang tidak diperlukan, seperti corak isyarat parasitik berkaitan dengan penyamaran jalur lebar. Pilihan bahan PCB bermain peran utama dalam prestasi sirkuit garis garis garis pada frekuensi gelombang milimeter.

Masalah yang memerlukan perhatian

Kerana panjang gelombang sirkuit gelombang milimeter pendek, laminat tipis biasanya digunakan. Namun, walaupun dengan bahan dielektrik yang sangat tipis, garis garis garis dan sirkuit berbilang lapisan mereka biasanya lebih tebal daripada sirkuit mikro atau sirkuit GCPW pada frekuensi tertentu. Pada frekuensi yang lebih tinggi, konsistensi bahan dielektrik PCB adalah kritikal untuk konsistensi penyebaran isyarat (simulasi membantu komputer). Pada frekuensi gelombang milimeter, struktur materi dielektrik berbilang lapisan dalam sirkuit garis garis garis akan mempunyai kehilangan dielektrik dan kehilangan penyisihan yang lebih tinggi daripada sirkuit mikro dan GCPW. Namun, dengan memilih kehilangan dielektrik rendah atau bahan sirkuit faktor kehilangan rendah (Df), walaupun pada frekuensi gelombang milimeter, kehilangan penyisihan garis garis garis garis boleh dikawal dan diminimikan.

Untuk sirkuit garis garis garis pada frekuensi gelombang milimeter, disebabkan panjang gelombang kecil dan biasanya diproses pada bahan dielektrik yang lebih tipis, keras permukaan konduktor foli tembaga mungkin menjadi masalah. Berbanding dengan permukaan konduktor foli tembaga yang lebih lembut, permukaan konduktor foli tembaga yang lebih kasar akan memperlambat penyebaran gelombang elektromagnetik dalam konduktor. Selain itu, ketidakkonsistensi permukaan kasar konduktor dan PCB akan menyebabkan ciri-ciri penyebaran elektromagnetik isyarat pada PCB berubah, terutama perubahan ciri-ciri fasa pada frekuensi gelombang milimeter.

Perubahan kekerasan permukaan tembaga akan menyebabkan penyebaran bahan PCB berubah. Pencerahan PCB adalah fungsi konduktor dan bahan dielektrik. Pencerahan tidak konsisten mungkin tidak mempengaruhi litar pada frekuensi RF atau microwave, tetapi ia akan menyebabkan perubahan dalam tindak balas fasa beberapa litar yang sensitif kepada ini pada frekuensi gelombang milimeter.

Berbanding dengan penggantian isyarat relatif sederhana dari sambungan koaksial ke sirkuit mikrostrip atau GCPW, sirkuit garis strip memerlukan persiapan yang tepat untuk mencapai penggantian isyarat yang efektif dari sambungan koaksial ke PCB. Dalam sirkuit microstrip, menganggap bahawa konduktor tengah sambungan dan garis penghantaran sirkuit dengan satu pesawat tanah mempunyai impedance yang sama (contohnya, 50Ω), sambungan langsung biasanya boleh menghantar tenaga isyarat dari sambungan ke sirkuit.

Kerana pesawat isyarat sirkuit garis garis garis garis tidak berada di permukaan, penggantian isyarat dari sambungan koaksial ke sirkuit garis garis garis perlukan cubaan berbilang. Untuk menyambungkan konduktor tengah konektor dengan konduktor sirkuit garis jalur, ia hanya boleh dicapai melalui vias metalisasi (PTH). Kerana panjang gelombang kecil frekuensi operasi, penghantaran isyarat atau pengalihan dari konduktor tengah sambungan ke pesawat isyarat garis garis garis garis biasanya melewati vial metalisasi dengan diameter sangat kecil. Untuk membentuk kapal tanah seragam dalam sirkuit garis garis garis garis, vial PTH yang sama biasanya digunakan untuk menyambungkan kapal tanah atas dan bawah sirkuit untuk minimumkan kemungkinan perbezaan densiti semasa dalam kapal tanah berbeza. Sudah tentu, penting untuk mengurangi panjang PTH transisi. Dalam litar garis garis garis, mana-mana panjang yang tidak diperlukan dalam laluan isyarat boleh menyebabkan refleksi dan kehilangan kembali dikurangi, dan bahkan menghasilkan isyarat parasit atau harmonik.

Jenis laminat mana yang paling sesuai untuk sirkuit garis garis garis garis pada frekuensi gelombang milimeter? Laminat Rogers RO3003 adalah contoh, yang merupakan bahan komposit polytetrafluoroethylene (PTFE) penuh keramik. konstan dielektrik seluruh bahan disimpan dalam 3.00±0.04, yang mempunyai konsistensi yang diperlukan oleh sirkuit frekuensi gelombang radar motor 77GHz. Laminat RO3003 mempunyai Df rendah 0.0010 pada 10GHz dan mempunyai kestabilan suhu yang baik. Pada masa yang sama, bahan juga mempunyai koeficien konsisten pengembangan panas (CTE) pada tiga paksi. Kekonsistensi CTE boleh memastikan bahawa kunci yang sangat kecil dalam garis garis garis pada frekuensi gelombang milimeter boleh menyimpan integriti dan tinggi sepanjang julat suhu. Kepercayaan.