Технология PCBA - ​ выбор материала для антенной платы PIM PCB

Circuit board materials with various good characteristics can meet the needs of modern wireless communication systems and lay the foundation for PCB antennas with low distortion...

Хотя формы и размеры антенны различны, печатные платы (PCB) антенны могут сохранять свои свойства без изменений, существенно уменьшая их размеры. Разумеется, при проектировании и изготовлении антенн (в том числе антенн, основанных на PCB) необходимо обеспечить минимальный уровень пассивной интерференции (PIM) показателей, с тем чтобы обеспечить оптимальное функционирование в условиях нынешней переполненной сигнальной среды.

Что касается антенны PCB, то, хотя низкий индекс PIM в основном связан с конструкцией антенны, материалы платы также оказывают значительное влияние на общее качество PIM антенны PCB, и поэтому необходимо также рассмотреть вопрос о выборе материалов для радиочастотных (RF) / микроволновых схем.

PIM - это нелинейный эффект, аналогичный диоду. при комбинации двух или более сигналов (например, от разных эмиттеров) возникает ненужный гармонический сигнал. когда уровень этих дополнительных гармонических сигналов является достаточно высоким и в пределах допустимой частоты приемника, это может привести к возникновению проблем и помех нормальному обнаружению сигналов в диапазоне частот приемника. Хотя PIM не влияет на все приложения, он может препятствовать нормальному функционированию систем беспроводной связи, особенно если он пытается восстановить сигнал более низкого уровня.

PCB antenna

High-frequency antennas manufactured in the form of PCBs can have many different structures, сложное строение от простого диполя до линзы на основе кольцевого резонатора и ротмана. одна из наиболее популярных антенн PCB - это антенна с микропанелями, which can design a simple and compact antenna structure within a specific frequency range (see Figure 1). Многие продукты используют несколько Вставка PCB antennas or resonant structures to realize beamforming network (BFN) or phased array antennas, и регулировать амплитуду и фазу антенны тонкой PCB радиолокационной или коммуникационной системы с помощью электронного регулирования. And direction.

At the millimeter wave (mmWave) frequency, compact planar PCB antennas are also attracting more and more attention. например, the 77GHz advanced driver assistance system (ADAS) used in automotive electronic safety systems uses this antenna to achieve blind spot detection and automatic Braking system and anti-collision functions. из - за низкой мощности сигнала системы, ADAS receivers must rely on their high sensitivity to reliably detect radar echoes reflected from pedestrians and other vehicles.

антенная ячейка с микроленточным диском излучает электромагнитную энергию (ЭМ) в свободное пространство, а при приёме - в соединительную цепь (например, приемник). Но пластырь является лишь частью антенны PCB, а фидер - Другой важной частью. фидер служит мостом между связывающими микросхемами и радиационными пластинами для передачи и приема электромагнитной энергии. В идеальном случае пластины должны иметь высокую радиацию, а фидер имеет низкую радиацию, чтобы добиться эффективной передачи энергии от цепи к пластинке.

политика PIM

Antennas with higher PIM may cause data loss in wireless communication systems (such as 4G LTE wireless networks). This kind of network relies on the Distributed Antenna System (DAS) to extend wireless coverage, and the emerging 5G wireless network, хотя частота выше, На самом деле одно и то же.

для частот несущих сигналов f1 и f2 в двух диапазонах частот системы приемника, PIM является продуктом смеси nf1 - mf2 и nf2 - mf1, где n и m - целое число. Такие производные гармоники PIM можно классифицировать по некоторым правилам, их порядковый номер определяется суммой m и n, например 2f1 - f2 и 2f2 - f1 компонентов третьего порядка (рис. 3). Следует обратить внимание на трехступенчатые интермодометрические продукты, поскольку они ближе всего к несущим сигналам и могут находиться в диапазоне частот приемника, и если компоненты имеют более высокую мощность, то это может привести к блокированию приема.

амплитуда гармонической составляющей Пим - это не только функция амплитуд f1 и f2, но и функция порядка ПИМ. амплитуда гармонической составляющей Пим уменьшается с увеличением порядков. Таким образом, гармоническая мощность PIM порядка 5, 7 и 9 - го порядка обычно меньше и не влияет на производительность приемника.

как рассматривать низкий уровень мощности как низкий Пим? Это значение может варьироваться в зависимости от системы. система 4G LTE, использующая устройства DAS, содержащие некоторые пассивные компоненты (например, соединители и кабели), обычно является достаточно низкой - 145dbc. обычно - 140dbc или выше считаются менее благоприятными характеристиками PIM, в то время как - 150dbc обычно лучше, а - 160dbc даже лучше.

при измерении уровня PIM антенн и других пассивных элементов в специально разработанной микроволновой темной камере уровень шума ниже - 170dbc может превысить уровень шума в темной комнате для испытания окружающей среды. при измерении с использованием двух однозвучных сигналов + 43dbm большинство PIM проверяет уровень шума в темной комнате - 165dbc.

низкий уровень PIM особенно важен в тех случаях, когда одна и та же антенна использует общий фидер для выполнения функций запуска и приема. Поскольку передатчик и приёмник находятся в одной и той же системе, нелинейное произведение нескольких излучающих сигналов всегда приводит к ненужным взаимным гармоникам, амплитуда которых обычно достаточна для снижения производительности приемника. понимание воздействия различных характеристик материалов на PIM может уменьшить воздействие PIM на антенну PCB.

Хотя в большинстве случаев PIM является результатом неоднородности материалов в узлах цепи (например, сварных точек или соединительных аппаратов), на характеристиках материалов платы, таких, как грубая поверхность медной фольги и различные виды гальванической поверхности, также могут сказываться. производить более низкий или более высокий уровень PIM. Некоторые параметры в материалах платы могут служить ориентиром при проектировании антенны с низким уровнем PIM PCB.

Antennas and other passive components made of материал PCB гальваническое поверхности также влияет на производительность PIM. Ferromagnetic materials (such as nickel) seriously affect the performance of PIM. Immersion tin plating generally has better PIM performance than bare copper circuits, while circuits using chemical nickel gold (ENIG) will have poorer PIM performance due to nickel.

The cleanliness of the circuit surface is conducive to reducing the PIM performance of microstrip antennas and other passive components. схема с сварочным фотошаблоном обычно обладает лучшими PIM свойствами, чем голая медная схема. очистка цепей и отсутствие остаточной химической обработки влаги является важной основой для снижения производительности PIM. любой вид ионного загрязнителя или остаточных продуктов в цепи может привести к плохой работе модуля интерфейса энергосистемы.

качество травления схемы также имеет важное значение для улучшения характеристик PIM. Если проводник медной фольги недостаточно разъедает, что приводит к шероховатости и заусенцам края цепи, то это может также привести к снижению производительности ПИМ.

при тщательном отборе материалов для платы, возможно, удастся улучшить свойства PIM пассивных элементов или схем. Однако даже при использовании материалов с низким содержанием PIM некоторые виды схем не могут улучшить свои свойства PIM, поскольку их структура более уязвима для воздействия PIM. например, компания "Роджерс" провела эксперимент с использованием 32,7 миллиметра толщиной платы RO4534. для этого слоя антенны характерны следующие характеристики: Dk - 3,4, допуск ± 0,08, коэффициент износа (низкая потеря) при 10GHz - 00027.