Prepojenie vytlačená obvodová doska systém obsahuje dosku čip-obvod, prepojenie v rámci DPS a prepojenie medzi DPS a externými zariadeniami. V návrhu RF sú elektromagnetické charakteristiky v prepojovacom bode jedným z hlavných problémov, s ktorými sa inžiniersky dizajn stretáva. Tento článok predstavuje rôzne techniky vyššie uvedených troch typov prepojovacích konštrukcií vrátane spôsobov inštalácie zariadení, izolácie kabeláže a opatrení na zníženie indukčnosti elektródy.

Existujú náznaky, že sa dosky plošných spojov navrhujú so zvyšujúcou sa frekvenciou. Keďže rýchlosti prenosu dát sa stále zvyšujú, šírka pásma potrebná na prenos údajov tiež posúva strop frekvencie signálu na 1 GHz alebo vyšší. Táto vysokofrekvenčná signálna technológia, aj keď ďaleko za hranicou technológie milimetrových vĺn (30 GHz), zahŕňa vysokofrekvenčné a mikrovlnné technológie nižšej triedy.

Metódy navrhovania vysokofrekvenčného inžinierstva musia byť schopné zvládnuť silnejšie efekty elektromagnetického poľa, ktoré sa zvyčajne generujú pri vyšších frekvenciách. Tieto elektromagnetické polia môžu indukovať signály na susedných signálnych linkách alebo na linkách PCB, čo spôsobuje nežiaduce presluchy (interferencie a celkový šum) a poškodzujú výkon systému. Backloss je spôsobený predovšetkým nesúladom impedancie, ktorý má na signál rovnaký vplyv ako aditívny šum a rušenie.

Vysoká návratová strata má dva negatívne efekty: 1. Signál odrazený späť do zdroja signálu zvýši hluk systému, čo sťaží prijímaču rozlíšenie rozlíšenia šumu od signálu; 2. 2. Akýkoľvek odrazený signál v podstate zhorší kvalitu signálu, pretože sa zmení tvar vstupného signálu.

Aj keď sú digitálne systémy veľmi odolné voči poruchám, pretože sa zaoberajú iba signálmi 1 a 0, harmonické generované pri raste impulzu vysokou rýchlosťou spôsobujú, že signál je pri vyšších frekvenciách slabší. Aj keď korekcia chýb vpred môže eliminovať niektoré negatívne efekty, časť šírky pásma systému sa používa na prenos nadbytočných údajov, čo má za následok zníženie výkonu. Lepším riešením je mať RF efekty, ktoré skôr pomáhajú, ako znižujú integritu signálu. Odporúča sa, aby celková strata návratnosti pri najvyššej frekvencii digitálneho systému (zvyčajne zlý dátový bod) bola -25 dB, čo je ekvivalent VSWR 1.1.

Cieľom návrhu DPS je byť menší, rýchlejší a menej nákladný. V prípade RFPCB vysokorýchlostné signály niekedy obmedzujú miniaturizáciu návrhov DPS. V súčasnej dobe je hlavnou metódou na vyriešenie problému kríženia postupovanie riadenia uzemnenia, vedenie medzier medzi zapojením a zníženie indukčnosti elektródy. Hlavnou metódou na zníženie straty z návratu je prispôsobenie impedancie. Táto metóda zahŕňa efektívnu správu izolačných materiálov a izoláciu aktívnych signálnych vedení a uzemňovacích vedení, najmä medzi stavom signálneho vedenia a zemou.

Pretože prepojenie je najslabším článkom v reťazci obvodov, pri návrhu RF sú elektromagnetické vlastnosti prepojovacieho bodu hlavným problémom, s ktorým sa stretáva technický návrh, každý prepojovací bod by sa mal preskúmať a existujúce problémy vyriešiť. Prepojenie dosiek plošných spojov zahŕňa prepojenie dosky čipu s obvodom, prepojenie DPS a prepojenie vstupno-výstupného signálu medzi DPS a externými zariadeniami.

I. Prepojenie medzi čipom a doskou plošných spojov

Bez ohľadu na to, či toto riešenie funguje alebo nie, bolo prítomným jasné, že technológia návrhu IC je ďaleko pred technológiou návrhu DPS pre hf aplikácie.

Prepojenie DPS

Techniky a metódy pre návrh hf PCB sú nasledujúce:

1. Na zníženie straty pri spätnom vedení by sa mal pre roh prenosového vedenia použiť uhol 45 ° (obr. 1);

2 izolačná konštantná hodnota podľa úrovne prísne kontrolovaných vysokovýkonných izolačných obvodových dosiek. Táto metóda je výhodná pre efektívne riadenie elektromagnetického poľa medzi izolačným materiálom a priľahlými vedeniami.

3. Špecifikácia návrhu DPS pre vysoko presné leptanie by sa mala zlepšiť. Zvážte zadanie celkovej chyby šírky čiary +/- 0.0007 palca, správu podrezania a prierezov tvarov káblov a špecifikáciu podmienok pokovovania bočnej steny vedenia. Celková správa geometrie vodičov (drôtov) a povrchov povlakov je dôležitá pre riešenie kožných účinkov súvisiacich s mikrovlnnými frekvenciami a pre implementáciu týchto špecifikácií.

4. Vo vyčnievajúcich vodičoch je indukčnosť odbočiek. Vyhnite sa používaniu komponentov s elektródami. Pre vysokofrekvenčné prostredia je najlepšie použiť súčiastky namontované na povrchu.

5. V prípade signálu cez diery sa vyhnite použitiu postupu PTH na citlivej doske, pretože tento proces môže spôsobiť indukčnosť elektródy v priechodnom otvore. Indukčnosť elektródy môže ovplyvniť vrstvy 4 až 19, ak sa na prepojenie vrstiev 20 až 1 použije priechodný otvor v 3-vrstvovej doske.

6. Zabezpečte výdatné prízemné vrstvy. Na pripojenie týchto uzemňovacích vrstiev sa používajú tvarované otvory, aby sa zabránilo vplyvu 3D elektromagnetických polí na dosku plošných spojov.

7. Ak chcete zvoliť postup pokovovania niklom alebo elektrolytickým pokovovaním, nepoužívajte metódu pokovovania HASL. Tento galvanicky pokovený povrch poskytuje lepší efekt pokožky pre vysokofrekvenčné prúdy (obrázok 2). Tento vysoko zvárateľný povlak navyše vyžaduje menej zvodov, čo pomáha znižovať znečistenie životného prostredia.

8. Vrstva odolná voči spájke môže zabrániť prúdeniu spájkovacej pasty. Vzhľadom na neistotu hrúbky a neznámy izolačný výkon však pokrytie celého povrchu dosky materiálom odolným voči spájkovaniu povedie k veľkej zmene elektromagnetickej energie v dizajne mikropáskových. Solderdam sa spravidla používa ako vrstva odolnosti voči zváraniu.

Ak nie ste oboznámení s týmito metódami, obráťte sa na skúseného projektanta, ktorý pracoval na doskách mikrovlnných obvodov pre armádu. Môžete s nimi tiež prediskutovať, aké cenové rozpätie si môžete dovoliť. Je napríklad ekonomickejšie použiť mikropáskový dizajn Copoparar s medenou podložkou ako stripline a môžete o tom diskutovať, aby ste získali lepšie rady. Dobrí inžinieri nemusia byť zvyknutí premýšľať o nákladoch, ale ich rady môžu byť veľmi užitočné. Bude to dlhodobá práca vyškoliť mladých inžinierov, ktorí nie sú oboznámení s RF účinkami a nemajú skúsenosti s riešením RF efektov.

Okrem toho je možné prijať ďalšie riešenia, ako napríklad vylepšenie počítačového modelu tak, aby bol schopný zvládnuť efekty RF.

Prepojenie DPS s externými zariadeniami

Teraz môžeme predpokladať, že sme vyriešili všetky problémy so správou signálu na doske a na prepojení diskrétnych komponentov. Ako teda vyriešite problém so vstupom/výstupom signálu z dosky plošných spojov na vodič spájajúci vzdialené zariadenie? Spoločnosť TrompeterElectronics, inovátor v technológii koaxiálnych káblov, na tomto probléme pracuje a dosiahla určitý významný pokrok (obrázok 3). Pozrite sa tiež na elektromagnetické pole zobrazené na obrázku 4 nižšie. V tomto prípade zvládame prevod z mikropáskového na koaxiálny kábel. V koaxiálnych kábloch sú zemné vrstvy preložené v krúžkoch a rovnomerne rozmiestnené. U mikropásov je uzemňovacia vrstva pod aktívnou čiarou. To prináša určité okrajové efekty, ktoré je potrebné pochopiť, predpovedať a zohľadniť v čase návrhu. Tento nesúlad môže samozrejme viesť aj k úpadku a musí byť minimalizovaný, aby sa zabránilo rušeniu a rušeniu signálu.

Riešenie problému s vnútornou impedanciou nie je konštrukčným problémom, ktorý možno ignorovať. Impedancia začína na povrchu dosky plošných spojov, prechádza spájkovacím spojom do spoja a končí na koaxiálnom kábli. Pretože impedancia sa mení s frekvenciou, čím je frekvencia vyššia, tým je riadenie impedancie náročnejšie. Problém použitia vyšších frekvencií na prenos signálov cez širokopásmové pripojenie sa javí ako hlavný konštrukčný problém.