Kuidas saab raadiosageduslikke efekte tõhusalt vähendada trükkplaatide ühendamise projekteerimisel?

The interconnect of trükkplaat süsteem sisaldab kiip-trükkplaati, ühendamist PCB sees ja PCB ja välisseadmete vahelist ühendust. In RF design, the electromagnetic characteristics at the interconnect point is one of the main problems faced by engineering design. This paper introduces various techniques of the above three types of interconnect design, including device installation methods, isolation of wiring and measures to reduce lead inductance.

ipcb

On märke, et trükkplaate kavandatakse üha sagedamini. As data rates continue to increase, the bandwidth required for data transmission also pushes the signal frequency ceiling to 1GHz or higher. This high frequency signal technology, although far beyond the millimeter wave technology (30GHz), does involve RF and low-end microwave technology.

Raadiosageduslikud projekteerimismeetodid peavad suutma toime tulla tugevamate elektromagnetvälja mõjudega, mis tavaliselt tekivad kõrgematel sagedustel. Need elektromagnetväljad võivad indutseerida signaale külgnevatel signaaliliinidel või PCB -liinidel, põhjustades ebasoovitavat läbilõiget (häired ja kogu müra) ning kahjustades süsteemi jõudlust. Backloss is mainly caused by impedance mismatch, which has the same effect on the signal as additive noise and interference.

High return loss has two negative effects: 1. The signal reflected back to the signal source will increase the noise of the system, making it more difficult for the receiver to distinguish noise from signal; 2. 2. Iga peegelduv signaal halvendab sisuliselt signaali kvaliteeti, kuna sisendsignaali kuju muutub.

Kuigi digitaalsüsteemid on väga veataluvad, kuna tegelevad ainult 1 ja 0 signaalidega, põhjustavad impulsi suurel kiirusel tõustes tekkivad harmoonilised signaalid kõrgematel sagedustel nõrgemat signaali. Kuigi edasine veaparandus võib kõrvaldada mõned negatiivsed mõjud, kasutatakse osa süsteemi ribalaiust üleliigsete andmete edastamiseks, mille tulemuseks on jõudluse halvenemine. Parem lahendus on raadiosageduslikud efektid, mis pigem aitavad kui kahjustavad signaali terviklikkust. Digitaalsüsteemi kõrgeimal sagedusel (tavaliselt halb andmepunkt) on soovitatav tagastuse kogukaotus olla -25 dB, mis võrdub VSWR -iga 1.1.

PCB design aims to be smaller, faster and less costly. RFPCB puhul piiravad kiired signaalid mõnikord PCB disainilahenduste miniatuursust. Praegu on peamine meetod ristmikuprobleemi lahendamiseks maaühenduse haldamine, juhtmestike vahekaugus ja plii induktiivsuse vähendamine. Peamine meetod tootluse kaotuse vähendamiseks on impedantsi sobitamine. See meetod hõlmab isolatsioonimaterjalide tõhusat haldamist ning aktiivsete signaaliliinide ja maajoonte eraldamist, eriti signaaliliini ja maa vahel.

Kuna ühendus on ahela ahela nõrgim lüli, on raadiosagedusdisaini puhul insenertehnilise projekteerimise peamine probleem sidumispunkti elektromagnetilised omadused, tuleks uurida iga ühenduspunkti ja lahendada olemasolevad probleemid. Trükkplaadi ühendamine hõlmab kiibi ja trükkplaadi vahelist ühendust, trükkplaatide ühendamist ning signaali sisend-/väljundühendust PCB ja välisseadmete vahel.

I. Kiibi ja trükkplaadi ühendamine

Olenemata sellest, kas see lahendus töötab või mitte, oli osalejatele selge, et IC -disaini tehnoloogia on hf -rakenduste PCB -disainitehnoloogiast palju ees.

PCB ühendamine

Hf PCB projekteerimise tehnikad ja meetodid on järgmised:

1. Tagasivoolukao vähendamiseks tuleks ülekandeliini nurga jaoks kasutada 45 ° nurka (joonis 1);

2 isolatsiooni püsiväärtus vastavalt rangelt kontrollitud suure jõudlusega isoleeritud trükkplaadi tasemele. See meetod on kasulik isoleermaterjali ja külgnevate juhtmete vahelise elektromagnetvälja tõhusaks juhtimiseks.

3. Suure täpsusega söövituse PCB disaini spetsifikatsioone tuleks parandada. Kaaluge liini laiuse vea täpsustamist +/- 0.0007 tolli, juhtmestiku allalõike ja ristlõigete haldamist ning juhtmestiku külgseina katmise tingimuste täpsustamist. Overall management of wiring (wire) geometry and coating surfaces is important to address skin effects related to microwave frequencies and to implement these specifications.

4. Väljaulatuvates juhtmetes on kraani induktiivsus. Vältige juhtmetega komponentide kasutamist. Kõrgsageduskeskkondades on kõige parem kasutada pinnale paigaldatavaid komponente.

5. Signaali läbivate aukude puhul vältige PTH -protsessi kasutamist tundlikul plaadil, kuna see protsess võib põhjustada plii induktiivsust läbiva ava juures. Lead inductance can affect layers 4 to 19 if a through-hole in a 20-ply board is used to connect layers 1 to 3.

6. Pakkuge rikkalikke maapinna kihte. Moulded holes are used to connect these grounding layers to prevent 3d electromagnetic fields from affecting the circuit board.

7. Mitte-elektrolüüsitava nikeldamise või keelekümbluse kullamisprotsessi valimiseks ärge kasutage HASL-plaatimismeetodit. See galvaniseeritud pind tagab kõrgsagedusvoolude korral parema naha efekti (joonis 2). In addition, this highly weldable coating requires fewer leads, helping to reduce environmental pollution.

8. Solder resistance layer can prevent solder paste from flowing. Kuid paksuse määramatuse ja teadmata isolatsioonitulemuste tõttu toob kogu plaadi pinna jootekindluse materjaliga katmine kaasa mikroriba konstruktsiooni elektromagnetilise energia suuri muutusi. Generally, solderdam is used as welding resistance layer.

Kui te pole nende meetoditega tuttav, pidage nõu kogenud projekteerimisinseneriga, kes on töötanud sõjaväe jaoks mõeldud mikrolaineahelatega. You can also discuss with them what price range you can afford. Näiteks on ökonoomsem kasutada vasega tagatud Cooplanar mikrolibade disaini kui ribajoonega disaini ja paremate nõuannete saamiseks saate seda nendega arutada. Head insenerid ei pruugi olla harjunud kuludele mõtlema, kuid nende nõuanded võivad olla üsna kasulikud. See on pikaajaline töö, et koolitada noori insenere, kes pole RF-efektidega kursis ja kellel puudub kogemus RF-efektide käsitlemisel.

Lisaks saab kasutada ka muid lahendusi, näiteks arvutimudeli täiustamist, et see oleks võimeline raadiosageduslike efektidega toime tulema.

PCB ühendatakse välisseadmetega

Nüüd võime eeldada, et oleme lahendanud kõik tahvli ja diskreetsete komponentide ühenduste signaalide haldamise probleemid. Niisiis, kuidas lahendada signaali sisendi/väljundi probleem trükkplaadilt kaugseadet ühendava juhtmeni? TrompeterElectronics, koaksiaalkaablitehnoloogia uuendaja, tegeleb selle probleemiga ja on teinud olulisi edusamme (joonis 3). Also, take a look at the electromagnetic field shown in Figure 4 below. Sel juhul juhime muundamist mikroribalt koaksiaalkaabliks. Koaksiaalkaablites on maanduskihid rõngastega põimitud ja ühtlaselt paigutatud. Mikrovöödel on maanduskiht aktiivsest joonest allpool. See tutvustab teatud servaefekte, mida tuleb projekteerimise ajal mõista, ette ennustada ja kaaluda. Loomulikult võib see ebakõla põhjustada ka mahajäämuse ning seda tuleb minimeerida, et vältida müra ja signaali häireid.

Sisemise impedantsiprobleemi juhtimine ei ole disainiprobleem, mida saaks ignoreerida. Impedants algab trükkplaadi pinnalt, läbib jootekohta liigendi külge ja lõpeb koaksiaalkaabliga. Kuna takistus varieerub sõltuvalt sagedusest, siis mida kõrgem on sagedus, seda keerulisem on takistusjuhtimine. The problem of using higher frequencies to transmit signals over broadband appears to be the main design problem.