The interconnect of printplaat systeem omvat chip-naar-printplaat, interconnect binnen PCB en interconnect tussen PCB en externe apparaten. 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.

Er zijn tekenen dat er steeds vaker printplaten worden ontworpen. 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.

Ontwerpmethoden voor RF-engineering moeten in staat zijn om de sterkere elektromagnetische veldeffecten aan te kunnen die doorgaans bij hogere frequenties worden gegenereerd. Deze elektromagnetische velden kunnen signalen induceren op aangrenzende signaallijnen of PCB-lijnen, waardoor ongewenste overspraak (interferentie en totale ruis) ontstaat en de systeemprestaties worden aangetast. 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. Elk gereflecteerd signaal zal in wezen de kwaliteit van het signaal verslechteren omdat de vorm van het ingangssignaal verandert.

Hoewel digitale systemen zeer fouttolerant zijn omdat ze alleen 1- en 0-signalen verwerken, zorgen de harmonischen die worden gegenereerd wanneer de puls met hoge snelheid stijgt, ervoor dat het signaal zwakker wordt bij hogere frequenties. Hoewel voorwaartse foutcorrectie enkele van de negatieve effecten kan elimineren, wordt een deel van de systeembandbreedte gebruikt om redundante gegevens te verzenden, wat resulteert in verslechtering van de prestaties. Een betere oplossing is om RF-effecten te hebben die eerder helpen dan afbreuk doen aan de signaalintegriteit. Het wordt aanbevolen dat het totale retourverlies bij de hoogste frequentie van een digitaal systeem (meestal een slecht datapunt) -25dB is, wat overeenkomt met een VSWR van 1.1.

PCB design aims to be smaller, faster and less costly. For RFPCB, high-speed signals sometimes limit the miniaturization of PCB designs. Op dit moment is de belangrijkste methode om het kruisingsprobleem op te lossen het uitvoeren van grondverbindingsbeheer, het aanbrengen van afstand tussen de bedrading en het verminderen van de leadinductantie. De belangrijkste methode om het retourverlies te verminderen, is impedantie-aanpassing. Deze methode omvat effectief beheer van isolatiematerialen en isolatie van actieve signaallijnen en aardingslijnen, vooral tussen de toestand van de signaallijn en aarde.

Omdat de interconnect de zwakste schakel in de circuitketen is, zijn in RF-ontwerp de elektromagnetische eigenschappen van het interconnectiepunt het grootste probleem waarmee het technische ontwerp wordt geconfronteerd, elk interconnectiepunt moet worden onderzocht en de bestaande problemen moeten worden opgelost. De onderlinge verbinding van de printplaat omvat de onderlinge verbinding tussen de chip en de printplaat, de onderlinge verbinding tussen de printplaten en de signaalingang/-uitgang tussen de printplaat en externe apparaten.

I. Interconnectie tussen chip en printplaat

Of deze oplossing nu wel of niet werkt, het was de aanwezigen duidelijk dat de IC-ontwerptechnologie ver voorloopt op de PCB-ontwerptechnologie voor hf-toepassingen.

PCB-verbinding:

De technieken en methoden voor hf PCB-ontwerp zijn als volgt:

1. Een hoek van 45° moet worden gebruikt voor de hoek van de transmissielijn om het retourverlies te verminderen (FIG. 1);

2 isolatie constante waarde volgens het niveau van strikt gecontroleerde high-performance isolerende printplaat. This method is beneficial for effective management of electromagnetic field between insulating material and adjacent wiring.

3. De ontwerpspecificaties van PCB’s voor etsen met hoge precisie moeten worden verbeterd. Overweeg een totale lijnbreedtefout van +/- 0.0007 inch op te geven, ondersnijdingen en dwarsdoorsneden van bedradingsvormen te beheren en voorwaarden voor de beplating van de zijwand van de bedrading te specificeren. 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. Er is een aftakkingsinductie in uitstekende leidingen. Vermijd het gebruik van componenten met kabels. Voor hoogfrequente omgevingen is het het beste om op het oppervlak gemonteerde componenten te gebruiken.

5. Voor signaaldoorgaande gaten, vermijd het gebruik van het PTH-proces op de gevoelige plaat, omdat dit proces loodinductantie bij het doorgaande gat kan veroorzaken. 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. Zorg voor overvloedige grondlagen. Moulded holes are used to connect these grounding layers to prevent 3d electromagnetic fields from affecting the circuit board.

7. Gebruik geen HASL-platingmethode om niet-elektrolyse-vernikkeling of onderdompeling te kiezen. This electroplated surface provides a better skin effect for high-frequency currents (Figure 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. Vanwege de onzekerheid van dikte en onbekende isolatieprestaties, zal het bedekken van het gehele plaatoppervlak met soldeerbestendig materiaal echter leiden tot een grote verandering in elektromagnetische energie in het ontwerp van microstrips. Generally, solderdam is used as welding resistance layer.

Als u niet bekend bent met deze methoden, raadpleeg dan een ervaren ontwerpingenieur die heeft gewerkt aan microgolfprintplaten voor het leger. You can also discuss with them what price range you can afford. Het is bijvoorbeeld voordeliger om een ​​coplanair microstrip-ontwerp met koperen achterkant te gebruiken dan een stripline-ontwerp, en u kunt dit met hen bespreken voor een beter advies. Goede ingenieurs zijn misschien niet gewend om over kosten na te denken, maar hun advies kan heel nuttig zijn. Het opleiden van jonge ingenieurs die niet bekend zijn met RF-effecten en geen ervaring hebben met het omgaan met RF-effecten, wordt een langdurige taak.

Daarnaast kunnen andere oplossingen worden toegepast, zoals het verbeteren van het computermodel om RF-effecten aan te kunnen.

PCB-interconnect met externe apparaten

We kunnen nu aannemen dat we alle signaalbeheerproblemen op het bord en op de onderlinge verbindingen van discrete componenten hebben opgelost. Dus hoe los je het signaalinvoer-/uitvoerprobleem op van de printplaat naar de draad die het externe apparaat verbindt? TrompeterElectronics, een innovator in coaxkabeltechnologie, werkt aan dit probleem en heeft belangrijke vooruitgang geboekt (figuur 3). Also, take a look at the electromagnetic field shown in Figure 4 below. In dit geval verzorgen wij de conversie van microstrip naar coaxkabel. In coaxkabels zijn de grondlagen in ringen verweven en gelijkmatig verdeeld. Bij microbanden bevindt de aardingslaag zich onder de actieve lijn. Dit introduceert bepaalde randeffecten die tijdens het ontwerp moeten worden begrepen, voorspeld en overwogen. Deze mismatch kan natuurlijk ook leiden tot backloss en moet worden geminimaliseerd om ruis en signaalinterferentie te voorkomen.

Het beheer van het interne impedantieprobleem is geen ontwerpprobleem dat kan worden genegeerd. The impedance starts at the surface of the circuit board, passes through a solder joint to the joint, and ends at the coaxial cable. Omdat de impedantie varieert met de frequentie, hoe hoger de frequentie, hoe moeilijker het impedantiebeheer is. The problem of using higher frequencies to transmit signals over broadband appears to be the main design problem.