Дизайн PCB - Как уменьшить радиочастотный эффект при проектировании PCB?

Взаимосвязь систем плат включает в себя соединение между чипом и платой, соединение в PCB и соединение между PCB и внешним оборудованием. В радиочастотном проектировании электромагнитные характеристики точек межсоединения являются одной из основных проблем, стоящих перед инженерным проектированием. В этой статье описаны различные методы проектирования трех взаимосвязанных соединений, включая методы установки устройств, изоляцию проводов и меры по снижению индуктивности выводов.

Частота изготовления печатных плат увеличивается. По мере того, как скорость передачи данных продолжает расти, пропускная способность, необходимая для передачи данных, также позволяет верхнему пределу частоты сигнала достигать 1 ГГц или даже выше. Хотя эта технология высокочастотных сигналов выходит далеко за рамки технологии миллиметровых волн (30 Гц), она также включает в себя радиочастотные и низкоуровневые микроволновые технологии.

Из - за увеличения частоты чистое сопротивление металлического проводника увеличивается с увеличением сопротивления. Это связано с тем, что магнитное поле делает передачу тока все более склонной к металлической поверхности. С другой стороны, если к проводнику применяется постоянный ток, плотность тока на поперечном сечении проводника различна и равномерна. Когда частота очень высока, глубина передачи тока на поверхности проводника очень мала (внутренний проводник находится на внешней поверхности, внешний проводник - на внутренней поверхности). Это явление называется эффектом кожи.

Радиочастотная инженерия должна быть спроектирована таким образом, чтобы справляться с мощными электромагнитными эффектами, которые обычно возникают в более высокочастотных диапазонах. Эти электромагнитные поля индуцируют сигналы на соседних линиях сигнала или линиях PCB, вызывая неприятные последовательные помехи (помехи и общий шум) и нарушая производительность системы. Потери эха в основном вызваны рассогласованием сопротивления, которое оказывает такое же влияние на сигнал, как аддитивный шум и помехи.

Высокие потери эха имеют два негативных эффекта: 1 Отражение сигнала от источника сигнала увеличивает системный шум, что затрудняет для приемника разделение шума и сигнала; 2. Из - за изменения формы входного сигнала любой отраженный сигнал в основном снижает качество сигнала.

В то время как цифровые системы обрабатывают только сигналы 1 и 0 и имеют очень хорошую отказоустойчивость, гармоника, создаваемая высокоскоростным импульсом, вызывает более высокую частоту и более слабый сигнал. Хотя технология коррекции ошибок вперед может устранить некоторые негативные эффекты, часть пропускной способности системы используется для передачи избыточных данных, что приводит к снижению производительности системы. Лучшее решение заключается в том, чтобы заставить эффект RF работать, а не нарушать целостность сигнала. Общие потери эха от максимальной частоты цифровой системы (обычно плохой точки данных) рекомендуются на уровне - 25 дБ, что эквивалентно 1,1 VSWR.

Дизайн PCB нацелен на меньшие, более быстрые и более низкие затраты. Для rfpcb высокоскоростные сигналы иногда ограничивают миниатюризацию конструкции PCB. В настоящее время основным способом решения проблемы последовательных помех является управление плоскостью заземления, расстояние между проводами и снижение индуктивности выводов. Основным способом уменьшения потерь эха является согласование сопротивлений. Этот метод включает в себя эффективное управление изоляционными материалами и изоляцию активных сигнальных линий и наземных линий, особенно между сигнальными линиями и землей с переходом состояния.

Поскольку точки межсоединения являются самым слабым звеном в цепи цепей, электромагнитные характеристики точек межсоединения являются основной проблемой, стоящей перед инженерным проектированием в радиочастотном проектировании. Необходимо изучить каждую точку соприкосновения и решить существующие проблемы. Взаимодействие систем платы включает в себя соединение между чипом и платой, соединение в PCB и вход / выход сигнала между PCB и внешним устройством.

Взаимосвязь между чипом и PCB

Независимо от эффективности программы, технология проектирования IC намного опережает технологию проектирования PCB в высокочастотных приложениях.

Взаимосвязь в PCB

Методы и методы высокочастотного проектирования PCB следующие:

На углу линии электропередачи следует использовать угол 1,45 °, чтобы уменьшить потери.

2. Высокопроизводительные изоляционные платы должны строго контролироваться по классам с использованием значений изоляции. Этот метод способствует эффективному управлению электромагнитным полем между изоляционным материалом и соседней проводкой.

Улучшение спецификаций проектирования PCB для высокоточного травления. Рассмотрим указанную ошибку ширины шины + / - 0.007 дюйма, управляйте нижним срезом и поперечным сечением формы проводки и определяйте условия покрытия боковой стенки проводки. Общее управление геометрией проводов (проводов) и поверхностью покрытия имеет важное значение для решения проблемы скинхронных эффектов, связанных с микроволновыми частотами, и реализации этих норм.

Выдающийся шнур имеет индуктивность отвода, и следует избегать использования pcb - элементов с шнуром. В высокочастотной среде предпочтительно устанавливать компоненты на поверхности.

5. В случае перфорации сигнала избегайте использования процесса перфорации (PTH) на чувствительных пластинах, поскольку этот процесс может привести к индуктивности проводов на перфорации. Например, когда перфорация на 20 - слойной пластине используется для соединения слоев от 1 до 3, индуктивность провода может влиять на слои от 4 до 19.

6. Обеспечить достаточные горизонты. Эти заземления должны быть соединены с помощью штампованных отверстий, чтобы предотвратить влияние 3D - электромагнитного поля на платы.

7. Следует выбрать неэлектролитический процесс никелирования или выщелачивания, и гальваническое покрытие методом HASL не производится. Гальваническая поверхность может обеспечить лучший эффект кожи для высокочастотного тока. Кроме того, это высокосварное покрытие требует меньшего количества свинца, что помогает уменьшить загрязнение окружающей среды.

8. Сопротивление сварному слою предотвращает поток пасты. Однако из - за неопределенности толщины и неопределенности изоляционных свойств вся поверхность пластины покрыта защитным сварочным материалом, что приведет к огромным изменениям в электромагнитной энергии в микроволновой конструкции. Защитный слой обычно используется в качестве защитного слоя.

Если вы не знакомы с этими методами, вы можете проконсультироваться с опытным инженером - конструктором, который работал над военными микроволновыми платами. Вы также можете обсудить с ними диапазон цен, которые вы можете себе позволить. Например, использование медной задней обтекаемой микрополосы более экономично, чем конструкция полосы. Вы можете обсудить это с ними, чтобы получить лучший совет. Хорошие инженеры могут не привыкать думать о расходах, но их советы также полезны. Теперь мы должны сделать все возможное, чтобы подготовить молодых инженеров, которые не знакомы с радиочастотными эффектами и не имеют опыта работы с радиочастотными эффектами, что будет долгосрочной задачей.

Кроме того, могут быть использованы и другие решения, такие как улучшение типов компьютеров для работы с RF - эффектом.

Взаимодействие с PCB внешних устройств

Теперь можно считать, что мы решили все проблемы управления сигналами на панели и на различных дискретных компонентах, подключенных друг к другу. В микрополосе плоскость заземления находится ниже активной линии. Это вводит некоторые периферийные эффекты, которые необходимо понимать, прогнозировать и учитывать при проектировании. Конечно, это несоответствие также приводит к обратным потерям. Это несоответствие должно быть минимизировано, чтобы избежать шума и помех сигнала.

Управление проблемой сопротивления платы является проблемой проектирования, которую нельзя игнорировать. Сопротивление начинается с поверхности фундамента pcb, затем достигает разъема через точку сварки и, наконец, коаксиального кабеля. Поскольку сопротивление изменяется с частотой, чем выше частота, тем труднее управлять сопротивлением. Проблема использования более высоких частот для передачи сигналов по широкополосной связи, по - видимому, является основной проблемой при проектировании.