Kopplingen mellan kretskort systemet inkluderar chip-to-circuit board, sammankoppling inom PCB och sammankoppling mellan PCB och externa enheter. I RF -design är de elektromagnetiska egenskaperna vid sammankopplingspunkten ett av huvudproblemen som konstruktionsdesign står inför. Detta dokument introducerar olika tekniker för ovanstående tre typer av sammankopplingsdesign, inklusive enhetsinstallationsmetoder, isolering av ledningar och åtgärder för att minska blyinduktans.

Det finns tecken på att kretskort designas med ökande frekvens. När datahastigheterna fortsätter att öka, skjuter bandbredden som krävs för dataöverföring också signalfrekvenstaket till 1 GHz eller högre. Denna högfrekvenssignalteknik, även om den ligger långt bortom millimetervågstekniken (30 GHz), innefattar RF- och low-end mikrovågsteknik.

RF -konstruktionsmetoder måste kunna hantera de starkare elektromagnetiska fälteffekterna som vanligtvis genereras vid högre frekvenser. Dessa elektromagnetiska fält kan inducera signaler på intilliggande signalledningar eller PCB -ledningar, vilket orsakar oönskad överhörning (störningar och totalt brus) och skadar systemets prestanda. Backloss orsakas huvudsakligen av impedansmatchning, som har samma effekt på signalen som additivt brus och störningar.

Hög avkastningsförlust har två negativa effekter: 1. Signalen som reflekteras tillbaka till signalkällan kommer att öka bullret från systemet, vilket gör det svårare för mottagaren att skilja brus från signal; 2. 2. Varje reflekterad signal kommer i huvudsak att försämra signalkvaliteten eftersom insignalens form förändras.

Även om digitala system är mycket fultoleranta eftersom de bara hanterar 1 och 0 -signaler, orsakar de övertoner som genereras när pulsen stiger med hög hastighet att signalen blir svagare vid högre frekvenser. Även om felkorrigering framåt kan eliminera några av de negativa effekterna, används en del av systemets bandbredd för att överföra redundanta data, vilket leder till försämrad prestanda. En bättre lösning är att ha RF -effekter som hjälper snarare än att försämra signalintegriteten. Det rekommenderas att den totala avkastningsförlusten vid den högsta frekvensen för ett digitalt system (vanligtvis en dålig datapunkt) är -25dB, motsvarande en VSWR på 1.1.

PCB -design syftar till att vara mindre, snabbare och billigare. För RFPCB begränsar höghastighetssignaler ibland miniatyriseringen av PCB-konstruktioner. För närvarande är den huvudsakliga metoden för att lösa korseringsproblemet att utföra hantering av jordanslutning, genomföra avstånd mellan ledningar och minska blyinduktans. Huvudmetoden för att minska avkastningsförlusten är impedansmatchning. Denna metod inkluderar effektiv hantering av isoleringsmaterial och isolering av aktiva signalledningar och jordledningar, särskilt mellan signalledningens och jordens tillstånd.

Eftersom sammankopplingen är den svagaste länken i kretskedjan, i RF -design, är förbindelsepunktens elektromagnetiska egenskaper det huvudsakliga problemet för teknisk design, varje sammankopplingspunkt bör undersökas och befintliga problem lösas. Koppling av kretskort inkluderar sammankoppling mellan kretskort, kretskort samt sammankoppling av signalingång/utgång mellan kretskort och externa enheter.

I. Anslutning mellan chip och kretskort

Oavsett om denna lösning fungerar eller inte, var det klart för deltagarna att IC -designteknik ligger långt före PCB -designteknik för hf -applikationer.

PCB -anslutning

Teknikerna och metoderna för hf PCB -design är följande:

1. En 45 ° vinkel bör användas för överföringsledningens hörn för att minska returförlusten (FIG. 1);

2 isoleringskonstant värde enligt nivån på strikt kontrollerat högpresterande isolerande kretskort. Denna metod är fördelaktig för effektiv hantering av elektromagnetiskt fält mellan isolerande material och angränsande ledningar.

3. PCB -designspecifikationer för etsning med hög precision bör förbättras. Överväg att ange ett totalt linjebreddsfel på +/- 0.0007 tum, hantera underskärning och tvärsnitt av ledningsformer och ange villkor för sidans väggplätering. Övergripande hantering av ledningsgeometri och beläggningsytor är viktigt för att hantera hudeffekter relaterade till mikrovågsfrekvenser och för att genomföra dessa specifikationer.

4. Det finns kraninduktans i utskjutande ledningar. Undvik att använda komponenter med ledningar. För högfrekventa miljöer är det bäst att använda ytmonterade komponenter.

5. För signal genom hål, undvik att använda PTH -processen på den känsliga plattan, eftersom denna process kan orsaka blyinduktans vid det genomgående hålet. Blyinduktans kan påverka lager 4 till 19 om ett genomgående hål i ett 20-skiktskort används för att ansluta lager 1 till 3.

6. Ge rikliga marklager. Gjutna hål används för att ansluta dessa jordlager för att förhindra att 3d -elektromagnetiska fält påverkar kretskortet.

7. För att välja icke-elektrolysförnickling eller fördjupning av guldplätering, använd inte HASL-pläteringsmetod. Denna galvaniserade yta ger en bättre hudeffekt för högfrekventa strömmar (figur 2). Dessutom kräver denna mycket svetsbara beläggning färre ledningar, vilket hjälper till att minska miljöföroreningar.

8. Lödmotståndsskikt kan förhindra att lodpasta flödar. På grund av osäkerheten i tjocklek och okänd isoleringsprestanda kommer dock att täcka hela plattans yta med lödmotståndsmaterial att leda till en stor förändring av elektromagnetisk energi i mikrobanddesign. Generellt används solderdam som svetsmotståndsskikt.

Om du inte är bekant med dessa metoder, rådfråga en erfaren konstruktör som har arbetat med mikrovågskretskort för militären. Du kan också diskutera med dem vilken prisklass du har råd med. Till exempel är det mer ekonomiskt att använda en kopparryggad Coplanar-mikrobanddesign än en stripline-design, och du kan diskutera detta med dem för att få bättre råd. Bra ingenjörer är kanske inte vana vid att tänka på kostnader, men deras råd kan vara till stor hjälp. Det kommer att bli ett långsiktigt jobb att utbilda unga ingenjörer som inte är bekanta med RF-effekter och saknar erfarenhet av att hantera RF-effekter.

Dessutom kan andra lösningar antas, till exempel att förbättra datormodellen för att kunna hantera RF -effekter.

PCB -anslutning med externa enheter

Vi kan nu anta att vi har löst alla signalhanteringsproblem på kortet och på sammankopplingar av diskreta komponenter. Så hur löser du signalingång/utgångsproblemet från kretskortet till kabeln som ansluter fjärrkontrollen? TrompeterElectronics, en innovatör inom koaxial kabelteknik, arbetar med detta problem och har gjort några viktiga framsteg (figur 3). Ta också en titt på det elektromagnetiska fältet som visas i figur 4 nedan. I det här fallet hanterar vi konverteringen från mikrostrip till koaxialkabel. I koaxialkablar är markskikten sammanflätade i ringar och jämnt fördelade. I mikrobälten ligger jordningsskiktet under den aktiva linjen. Detta introducerar vissa kanteffekter som måste förstås, förutsägas och beaktas vid designtiden. Naturligtvis kan denna felaktighet också leda till förlust och måste minimeras för att undvika störningar och signalstörningar.

Hanteringen av det interna impedansproblemet är inte ett designproblem som kan ignoreras. Impedansen börjar vid kretskortets yta, passerar genom en lödfog till leden och slutar vid koaxialkabeln. Eftersom impedansen varierar med frekvensen, ju högre frekvensen är, desto svårare är impedanshanteringen. Problemet med att använda högre frekvenser för att överföra signaler över bredband verkar vara det huvudsakliga designproblemet.