回路基板システムの相互接続には、チップ間基板、内部の相互接続が含まれます PCB PCBと外部デバイス間の相互接続。 RF設計では、相互接続ポイントの電磁特性がエンジニアリング設計が直面する主な問題のXNUMXつです。 このホワイトペーパーでは、デバイスの取り付け方法、配線の分離、リードインダクタンスを低減するための対策など、上記のXNUMX種類の相互接続設計のさまざまな手法を紹介します。

プリント回路基板がますます頻繁に設計されている兆候があります。 データレートが増加し続けると、データ送信に必要な帯域幅も信号周波数の上限を1GHz以上に押し上げます。 この高周波信号技術は、ミリ波技術（30GHz）をはるかに超えていますが、RFおよびローエンドのマイクロ波技術を含んでいます。

RFエンジニアリングの設計方法は、通常、より高い周波数で生成されるより強い電磁界効果を処理できなければなりません。 これらの電磁界は、隣接する信号線またはPCB線に信号を誘導し、望ましくないクロストーク（干渉および総ノイズ）を引き起こし、システムのパフォーマンスを損なう可能性があります。 バックロスは主にインピーダンスの不一致によって引き起こされ、加法性ノイズや干渉と同じ影響を信号に及ぼします。

高い反射減衰量には1つの悪影響があります。2。信号源に反射して戻る信号はシステムのノイズを増加させ、受信機がノイズと信号を区別するのをより困難にします。 XNUMX。 2.入力信号の形状が変化するため、反射信号は本質的に信号の品質を低下させます。

デジタルシステムは1信号と0信号しか処理しないため、非常にフォールトトレラントですが、パルスが高速で上昇しているときに生成される高調波により、高周波数では信号が弱くなります。 前方誤り訂正はいくつかの悪影響を排除できますが、システム帯域幅の一部は冗長データの送信に使用されるため、パフォーマンスが低下します。 より良い解決策は、シグナルインテグリティを損なうのではなく、役立つRF効果を持たせることです。 デジタルシステムの最高周波数（通常は貧弱なデータポイント）でのトータルリターンロスは-25dBであり、これはVSWR1.1に相当することをお勧めします。

PCB設計は、より小さく、より速く、より低コストであることを目指しています。 RF PCBSの場合、高速信号によってPCB設計の小型化が制限されることがあります。 現在、クロストークの問題を解決する主な方法は、アース管理、配線間の間隔、およびリードインダクタンスの低減です。 リターンロスを低減する主な方法は、インピーダンス整合です。 この方法には、絶縁材料の効果的な管理と、特に信号線と接地の間のアクティブな信号線と接地線の分離が含まれます。

相互接続は回路チェーンの中で最も弱いリンクであるため、RF設計では、相互接続ポイントの電磁特性がエンジニアリング設計が直面する主な問題です。各相互接続ポイントを調査し、既存の問題を解決する必要があります。 回路基板の相互接続には、チップ間相互接続、PCB相互接続、PCBと外部デバイス間の信号入出力相互接続が含まれます。

チップとPCBボード間の相互接続

PenTIum IVと、多数の入出力相互接続を含む高速チップはすでに利用可能です。 チップ自体は性能に信頼性があり、処理速度は1GHzに達することができました。 最近のGHz相互接続シンポジウム（www.az.ww. Com）の最もエキサイティングな側面のXNUMXつは、増え続けるI / Oの量と頻度に対処するアプローチがよく知られていることです。 チップとPCB間の相互接続の主な問題は、相互接続の密度が高すぎることです。 チップ内のローカルワイヤレス送信機を使用してデータを近くの回路基板に送信する革新的なソリューションが提示されました。

このソリューションが機能するかどうかにかかわらず、IC設計技術がhfアプリケーションのPCB設計技術よりはるかに進んでいることは出席者に明らかでした。

PCB相互接続

hfPCB設計の手法と方法は次のとおりです。

1.リターンロスを減らすために、伝送線路の角に45°の角度を使用する必要があります（図1）。

厳重に管理された高性能絶縁基板のレベルに応じた2絶縁定数値。 この方法は、絶縁材料と隣接する配線の間の電磁界を効果的に管理するのに役立ちます。

3.高精度エッチングのPCB設計仕様を改善する必要があります。 +/- 0.0007インチの合計線幅エラーを指定し、配線形状のアンダーカットと断面を管理し、配線側壁のめっき条件を指定することを検討してください。 マイクロ波周波数に関連する皮膚への影響に対処し、これらの仕様を実装するには、配線（ワイヤ）の形状とコーティング表面の全体的な管理が重要です。

4.突き出たリードにはタップインダクタンスがあります。 リード付きのコンポーネントの使用は避けてください。 高周波環境では、表面実装コンポーネントを使用するのが最適です。

5.信号スルーホールの場合、感度の高いプレートでPTHプロセスを使用しないでください。このプロセスにより、スルーホールでリードインダクタンスが発生する可能性があります。

6.豊富な地層を提供します。 これらの接地層を接続するために成形穴が使用され、3D電磁界が回路基板に影響を与えるのを防ぎます。

7.非電解ニッケルめっきまたは浸漬金めっきプロセスを選択するには、HASLめっき法を使用しないでください。 この電気メッキされた表面は、高周波電流に対してより良い表皮効果を提供します（図2）。 さらに、この高度に溶接可能なコーティングは、より少ないリードを必要とし、環境汚染を減らすのに役立ちます。

8.はんだ抵抗層は、はんだペーストの流れを防ぐことができます。 ただし、厚さの不確実性と未知の絶縁性能のために、プレート表面全体をはんだ抵抗材料で覆うと、マイクロストリップ設計の電磁エネルギーに大きな変化が生じます。 一般的に、はんだダムははんだ抵抗層として使用されます。

これらの方法に慣れていない場合は、軍用のマイクロ波回路基板に携わった経験豊富な設計エンジニアに相談してください。 また、どのような価格帯を購入できるかについて話し合うこともできます。 たとえば、ストリップ設計よりも銅で裏打ちされたコプレーナマイクロストリップ設計を使用する方が経済的です。 より良いアイデアを得るために、これについて彼らと話し合ってください。 優れたエンジニアはコストについて考えることに慣れていないかもしれませんが、彼らのアドバイスは非常に役立ちます。 RF効果に精通しておらず、RF効果の取り扱い経験が不足している若いエンジニアを訓練することは長期的な仕事になるでしょう。

さらに、RF効果を処理できるようにコンピューターモデルを改善するなど、他のソリューションを採用することもできます。

外部デバイスとのPCB相互接続

これで、ボードおよびディスクリートコンポーネントの相互接続に関するすべての信号管理の問題が解決されたと見なすことができます。 では、回路基板からリモートデバイスを接続するワイヤへの信号入出力の問題をどのように解決しますか？ 同軸ケーブル技術の革新者であるTrompeterElectronicsは、この問題に取り組んでおり、いくつかの重要な進歩を遂げています（図3）。 また、下の図4に示す電磁界も見てください。 この場合、マイクロストリップから同軸ケーブルへの変換を管理します。 同軸ケーブルでは、接地層はリング状に織り交ぜられ、等間隔に配置されます。 マイクロベルトでは、接地層はアクティブラインの下にあります。 これにより、設計時に理解、予測、および考慮する必要のある特定のエッジ効果が導入されます。 もちろん、この不一致はバックロスにつながる可能性もあり、ノイズと信号干渉を回避するために最小限に抑える必要があります。

内部インピーダンスの問題の管理は、無視できる設計上の問題ではありません。 インピーダンスは回路基板の表面で始まり、はんだ接合部を通って接合部に到達し、同軸ケーブルで終わります。 インピーダンスは周波数によって変化するため、周波数が高いほどインピーダンス管理が難しくなります。 ブロードバンドを介して信号を送信するためにより高い周波数を使用する問題は、主な設計上の問題であるように思われます。

この論文は要約している

PCBプラットフォーム技術は、IC設計者の要件を満たすために継続的な改善が必要です。 PCB設計におけるHF信号管理とPCBボード上の信号入出力管理は継続的な改善が必要です。 エキサイティングなイノベーションが何であれ、帯域幅はどんどん高くなり、高周波信号を使用することがその成長の前提条件になると思います。