Interconectarea dintre circuit imprimat bord sistemul include chip-to-circuit board, interconectare în PCB și interconectare între PCB și dispozitive externe. În proiectarea RF, caracteristicile electromagnetice la punctul de interconectare este una dintre principalele probleme cu care se confruntă proiectarea tehnică. Această lucrare introduce diverse tehnici ale celor trei tipuri de mai sus de proiectare a interconectării, inclusiv metode de instalare a dispozitivelor, izolarea cablurilor și măsuri de reducere a inductanței cablului.

Există semne că plăcile de circuite imprimate sunt proiectate cu o frecvență crescândă. Pe măsură ce ratele de date continuă să crească, lățimea de bandă necesară pentru transmiterea datelor împinge, de asemenea, plafonul frecvenței semnalului la 1 GHz sau mai mare. Această tehnologie de semnal de înaltă frecvență, deși depășește cu mult tehnologia undei milimetrice (30 GHz), implică tehnologia RF și microunde de ultimă generație.

Metodele de proiectare inginerie RF trebuie să fie capabile să gestioneze efectele mai puternice ale câmpului electromagnetic, care sunt de obicei generate la frecvențe mai mari. Aceste câmpuri electromagnetice pot induce semnale pe liniile de semnal adiacente sau pe liniile PCB, provocând diafragme nedorite (interferențe și zgomot total) și dăunând performanțelor sistemului. Pierderea înapoi este cauzată în principal de nepotrivirea impedanței, care are același efect asupra semnalului ca zgomotul și interferențele adiționale.

Pierderile mari de revenire au două efecte negative: 1. Semnalul reflectat înapoi la sursa semnalului va crește zgomotul sistemului, făcând receptorul mai dificil să distingă zgomotul de semnal; 2. 2. Orice semnal reflectat va degrada în esență calitatea semnalului, deoarece forma semnalului de intrare se schimbă.

Deși sistemele digitale sunt foarte tolerante la erori deoarece se ocupă doar de semnale 1 și 0, armonicele generate atunci când pulsul crește la viteză mare determină semnalul să fie mai slab la frecvențe mai mari. Deși corectarea erorilor directe poate elimina unele dintre efectele negative, o parte a lățimii de bandă a sistemului este utilizată pentru a transmite date redundante, rezultând degradarea performanței. O soluție mai bună este să ai efecte RF care ajută mai degrabă decât să diminueze integritatea semnalului. Se recomandă ca pierderea totală de returnare la cea mai mare frecvență a unui sistem digital (de obicei un punct de date slab) să fie -25dB, echivalent cu un VSWR de 1.1.

Proiectarea PCB își propune să fie mai mică, mai rapidă și mai puțin costisitoare. Pentru RFPCB, semnalele de mare viteză limitează uneori miniaturizarea proiectelor PCB. În prezent, principala metodă pentru a rezolva problema încrucișării este de a efectua gestionarea conexiunilor la sol, de a efectua distanța dintre cabluri și de a reduce inductanța cablului. Principala metodă de reducere a pierderii de revenire este potrivirea impedanței. Această metodă include gestionarea eficientă a materialelor de izolare și izolarea liniilor de semnal active și a liniilor de masă, în special între starea liniei de semnal și masă.

Deoarece interconectarea este cea mai slabă verigă din lanțul de circuite, în proiectarea RF, proprietățile electromagnetice ale punctului de interconectare este principala problemă cu care se confruntă proiectarea tehnică, fiecare punct de interconectare ar trebui investigat și problemele existente rezolvate. Interconectarea plăcii de circuite include interconectarea chip-circuit, interconectarea PCB și interconectarea semnalului de intrare / ieșire între PCB și dispozitive externe.

I. Interconectarea între chip și placa PCB

Indiferent dacă această soluție funcționează sau nu, a fost clar pentru participanți că tehnologia de proiectare IC este cu mult înaintea tehnologiei de proiectare PCB pentru aplicații hf.

Interconectare PCB

Tehnicile și metodele pentru proiectarea PCB hf sunt după cum urmează:

1. Pentru unghiul liniei de transmisie ar trebui să se utilizeze un unghi de 45 ° pentru a reduce pierderea de retur (FIG. 1);

2 valoare constantă a izolației în funcție de nivelul circuitului izolant de înaltă performanță controlat strict. Această metodă este benefică pentru gestionarea eficientă a câmpului electromagnetic între materialul izolant și cablajul adiacent.

3. Specificațiile de proiectare a PCB pentru gravarea de înaltă precizie ar trebui îmbunătățite. Luați în considerare specificarea unei erori de lățime totală a liniei de +/- 0.0007 inci, gestionarea secțiunilor inferioare și transversale ale formelor de cablare și specificarea condițiilor de placare a peretelui lateral al cablajului. Managementul general al geometriei cablurilor (firelor) și al suprafețelor de acoperire este important pentru a aborda efectele pielii legate de frecvențele microundelor și pentru a pune în aplicare aceste specificații.

4. Există inductanțe la robinet în cablurile proeminente. Evitați utilizarea componentelor cu cabluri. Pentru medii de înaltă frecvență, cel mai bine este să utilizați componente montate la suprafață.

5. Pentru semnal prin găuri, evitați utilizarea procesului PTH pe placa sensibilă, deoarece acest proces poate provoca inductanță de plumb la gaura de trecere. Inductanța de plumb poate afecta straturile de la 4 la 19 dacă o gaură de trecere într-o placă de 20 de straturi este utilizată pentru a conecta straturile de la 1 la 3.

6. Furnizați straturi de sol abundente. Găurile mulate sunt utilizate pentru a conecta aceste straturi de împământare pentru a preveni câmpurile electromagnetice 3d să afecteze placa de circuit.

7. Pentru a alege procesul de nichelare non-electroliză sau de imersie cu aur, nu utilizați metoda de placare HASL. Această suprafață galvanizată oferă un efect de piele mai bun pentru curenții de înaltă frecvență (Figura 2). În plus, acest strat foarte sudabil necesită mai puține conductoare, contribuind la reducerea poluării mediului.

8. Stratul de rezistență la lipire poate împiedica curgerea pastei de lipit. Cu toate acestea, din cauza incertitudinii de grosime și a performanței de izolație necunoscute, acoperirea întregii suprafețe a plăcii cu material de rezistență la lipire va duce la o schimbare mare a energiei electromagnetice în proiectarea microstrip. În general, solderdam este utilizat ca strat de rezistență la sudare.

Dacă nu sunteți familiarizați cu aceste metode, consultați un inginer de proiectare cu experiență care a lucrat la plăci cu circuite cu microunde pentru armată. De asemenea, puteți discuta cu ei ce gamă de preț vă puteți permite. De exemplu, este mai economic să folosiți un design coplanar cu suport de cupru decât un design stripline și puteți discuta acest lucru cu ei pentru a obține sfaturi mai bune. Este posibil ca inginerii buni să nu fie obișnuiți să se gândească la costuri, dar sfaturile lor pot fi destul de utile. Va fi o treabă pe termen lung să formezi tineri ingineri care nu sunt familiarizați cu efectele RF și care nu au experiență în tratarea efectelor RF.

În plus, pot fi adoptate și alte soluții, cum ar fi îmbunătățirea modelului computerului pentru a putea gestiona efectele RF.

PCB se interconectează cu dispozitive externe

Acum putem presupune că am rezolvat toate problemele de gestionare a semnalului de pe placă și despre interconectările componentelor discrete. Deci, cum rezolvați problema de intrare / ieșire a semnalului de pe placa de circuit la firul care conectează dispozitivul la distanță? TrompeterElectronics, un inovator în tehnologia cablurilor coaxiale, lucrează la această problemă și a făcut unele progrese importante (figura 3). De asemenea, aruncați o privire asupra câmpului electromagnetic prezentat în Figura 4 de mai jos. În acest caz, gestionăm conversia de la microstrip la cablu coaxial. În cablurile coaxiale, straturile de la sol sunt întrețesute în inele și distanțate uniform. La microbeluri, stratul de împământare este sub linia activă. Aceasta introduce anumite efecte de margine care trebuie înțelese, prezise și luate în considerare la momentul proiectării. Desigur, această nepotrivire poate duce și la pierderea înapoi și trebuie redusă la minimum pentru a evita zgomotul și interferențele semnalului.

Gestionarea problemei impedanței interne nu este o problemă de proiectare care poate fi ignorată. Impedanța începe la suprafața plăcii de circuit, trece printr-o îmbinare de lipit la îmbinare și se termină la cablul coaxial. Deoarece impedanța variază în funcție de frecvență, cu cât este mai mare frecvența, cu atât este mai dificilă gestionarea impedanței. Problema utilizării frecvențelor mai mari pentru a transmite semnale pe bandă largă pare a fi principala problemă de proiectare.