PCB科技 - PCB互連設計中减小射頻效應的基本方法

互連 電路板 系統包括晶片與 電路板, 內部互連 印刷電路板板, 以及 印刷電路板 和外部設備. 在 射頻設計, 互聯點的電磁特性是工程設計面臨的主要問題之一. 本文介紹了上述3種互連設計的各種科技. 內容涉及設備安裝方法, 接線隔離及降低引線電感的措施. 等一下.

現時，有迹象表明印刷電路板設計的頻率越來越高。 隨著資料速率的不斷增加，資料傳輸所需的頻寬也將訊號頻率的上限提升到1GHz甚至更高。 雖然這種高頻訊號科技遠遠超出毫米波科技（3.0GHz）的範圍，但它也涉及射頻和低端微波技術。

射頻工程設計方法必須能够處理通常在較高頻段產生的較强電磁場效應。 這些電磁場會在相鄰的訊號線或印刷電路板線上感應訊號，導致令人不快的串擾（干擾和總雜訊），並會損害系統性能。 回波損耗主要由阻抗失配引起，對訊號的影響與加性雜訊和干擾的影響相同。

高回報損失有兩個負面影響：1。 反射回信號源的訊號會新增系統雜訊，使接收器更難區分雜訊和訊號； 2.、由於輸入信號形狀發生變化，任何反射訊號都將基本上降低訊號質量。

雖然數位系統僅處理1和0訊號，並且具有很好的容錯性，但高速脈衝上升時產生的諧波會導致頻率越高，訊號越弱。 雖然前向糾錯科技可以消除一些負面影響，但部分系統頻寬用於傳輸冗餘數據，這會導致系統性能下降。 更好的解決方案是讓射頻效應幫助而不是削弱信號完整性。 建議數位系統在最高頻率（通常是較差的數據點）下的總回波損耗為-25dB，相當於1.1的VSWR。

的目標 印刷電路板設計 更小, 更快、更低的成本. 對於RF印刷電路板, 高速訊號有時會限制 印刷電路板設計. 現時, 解决串擾問題的主要方法是管理地平面, 佈線間距，减少引線電感.

（雙頭電容）。 降低回波損耗的主要方法是阻抗匹配。 該方法包括絕緣材料的有效管理和有源訊號線和地線的隔離，尤其是具有過渡狀態的訊號線和地線之間的隔離。

因為互連點是電路鏈中最薄弱的環節, 在 射頻設計, 互連點的電磁特性是工程設計面臨的主要問題. 必須調查每個互聯點，解决存在的問題. 互連 電路板 系統包括3種類型的互連：晶片到 電路板, 內部互連 印刷電路板板, 和訊號輸入/之間的輸出 印刷電路板 和外部設備.

晶片與印刷電路板板的互連

奔騰IV和包含大量輸入/輸出互連點的高速晶片已經可用。 就晶片本身而言，它的效能是可靠的，處理速度已經能够達到1GHz。 在最近的GHz互連研討會（棧單w.亞利桑那州.ww.com）上，最令人興奮的事情是，處理不斷增加的I/O數量和頻率的方法已經廣為人知。 晶片與印刷電路板互連的主要問題是互連密度過高，這將導致印刷電路板資料的基本結構成為限制互連密度增長的因素。 會議提出了一個創新的解決方案，即使用晶片內的本地無線發射機將資料傳輸到相鄰的電路板。

無論該方案是否有效，參與者都非常清楚：在高頻應用方面，IC設計科技遠遠領先於印刷電路板設計科技。

二,印刷電路板板 interconnection

The skills and methods for high-frequency 印刷電路板設計 具體如下：

1、傳輸線轉角應為45°，以减少回波損耗（圖1）；

2、採用高性能絕緣電路板，絕緣常數嚴格按等級控制。 這種方法有助於有效管理絕緣材料與相鄰接線之間的電磁場。

3、完善與高精度蝕刻相關的印刷電路板設計規範。 有必要考慮規定線寬的總誤差為+/-0.0007英寸，應管理接線形狀的咬邊和橫截面，並應規定接線側壁的電鍍條件。 佈線（導線）幾何形狀和塗層表面的全面管理對於解决與微波頻率相關的趨膚效應問題並實現這些規範非常重要。

4、突出的引線有抽頭電感，避免使用帶引線的元件。 在高頻環境中，最好使用表面貼裝組件。

5、對於訊號過孔，避免在敏感板上使用過孔處理（pth）工藝，因為該工藝會在過孔處產生引線電感。 例如，當20層板上的通孔用於連接層1至3時，引線電感會影響層4至19。

6、提供豐富的地平面。 使用模制孔連接這些接地板，以防止3D電磁場影響電路板。

7、選擇化學鍍鎳或浸沒鍍金工藝時，不得使用HASL法進行電鍍。 這種電鍍表面可以為高頻電流提供更好的趨膚效應（圖2）。 此外，這種高可焊性塗層需要更少的鉛，這有助於减少環境污染。

8、阻焊膜可防止錫膏流動。 然而，由於厚度的不確定性和絕緣效能的未知性，電路板的整個表面都覆蓋著阻焊資料，這將導致微帶設計中電磁能量的巨大變化。 通常，使用阻焊板作為阻焊板。

如果您不熟悉這些方法，可以諮詢一比特從事軍用微波電路板設計的經驗豐富的設計工程師。 你也可以與他們討論你能負擔得起的價格範圍。 例如，銅背共面微帶設計比帶狀線設計更經濟。 你可以與他們討論這一點，以獲得更好的建議。 優秀的工程師可能不習慣考慮成本問題，但他們的建議也很有幫助。 現在，嘗試培訓不熟悉射頻效應、缺乏處理射頻效應經驗的年輕工程師。 這將是一項長期的工作。

此外，還可以採用其他解決方案，例如改進電腦類型，使其能够處理射頻效應。

3, 印刷電路板 and external device interconnection

現在可以認為，我們已經解决了電路板上的所有訊號管理問題以及各個分立元件的互連問題。 那麼，如何解决從電路板到連接到遠程設備的導線的訊號輸入/輸出問題呢？ Trompeter電子設備是同軸電纜科技的創新者，正致力於解决這一問題，並取得了一些重要進展（圖3）。 另外，看看圖4中給出的電磁場。 在這種情況下，我們管理從微帶到同軸電纜的轉換。 在同軸電纜中，接地層為交織環形且間距均勻。 在微帶中，接地板位於有源線下方。 這引入了某些邊緣效應，在設計過程中需要理解、預測和考慮這些效應。 當然，這種不匹配也會導致回波損耗，必須儘量減少這種不匹配，以避免雜訊和訊號干擾。

內部阻抗問題的管理 電路板 不是一個可以忽略的設計問題. 阻抗從 電路板, 然後通過焊點連接到連接器, 最後在同軸電纜處結束. 因為阻抗隨頻率變化, 頻率越高, 更困難的阻抗管理是. 使用更高頻率在寬帶上傳輸訊號的問題似乎是設計中面臨的主要問題.