PCB-ul RF controlează toleranța lățimii liniei în ± 0,5 mil, cu scopul principal de a bloca strict impedanța caracteristică în scenarii de înaltă frecvență, evitând nepotrivirea impedanței, pierderea, schimbarea de fază și alte probleme și asigurând performanța și fiabilitatea legăturii RF.
Constrângeri rigide ale controlului impedanței
Impedanța caracteristică a liniei de transmisie de bază a circuitelor RF (cum ar fi liniile microstrip de 50 Ω) este determinată de lățimea liniei, grosimea dielectrică, grosimea cuprului și constanta dielectrică, lățimea liniei fiind una dintre cele mai sensibile variabile.
Testele tehnice au arătat că pentru fiecare abatere de 0,025 mm (aproximativ 1 mil) în lățimea liniei, impedanța se va schimba direct cu 5-6 Ω; Dacă abaterea lățimii liniei este de 0,01 mm (aproximativ 0,4 mil), impedanța se va modifica cu 2-3 Ω.
Aplicațiile de nivel RF necesită controlarea toleranței de impedanță în ± 3% (adică abaterea sub 50 Ω țintă Mai mică sau egală cu ± 1,5 Ω), iar o toleranță la lățimea liniei de ± 0,5 mil este suficientă pentru a limita fluctuațiile de impedanță în acest interval de siguranță și pentru a evita impedanța care depășește standardul.
Suprimarea reflexiei semnalului și depășirea raportului de unde staționare
Chiar și o abatere de impedanță de 2 Ω în sistemele RF poate provoca o reflexie semnificativă a semnalului, deteriorând direct raportul undelor staționare (VSWR).
Nepotrivirea impedanței cauzată de abaterea lățimii liniei poate reflecta o anumită putere a semnalului înapoi la capătul de transmisie, reducând eficiența transmisiei de putere. În cazuri grave, poate chiar inversa defectarea amplificatorului de putere și poate deteriora direct cipul front-end RF.
În scenariile de înaltă frecvență, cum ar fi radarul cu unde milimetrice montat pe vehicul de 77 GHz, abaterea impedanței care depășește ± 8% va scurta semnificativ distanța de detectare, iar precizia lățimii liniei de ± 0,5 mil este cerința de bază pentru a asigura performanța de detectare a radarului.
Controlați creșterea pierderii de inserție de înaltă frecvență
În banda de radiofrecvență GHz, efectul de piele face ca curentul să curgă doar la câțiva micrometri de suprafața conductorului, iar efectul abaterii lățimii liniei asupra pierderii conductorului este puternic amplificat.
Datele experimentale arată că, în banda de frecvență de 77 GHz, pentru fiecare abatere de 0,02 mm a lățimii liniei, pierderea conductorului va crește direct cu 28%, consumând un buget valoros de legătură și deteriorând cifra de zgomot la capătul de recepție.
Precizia insuficientă a lățimii liniei poate duce, de asemenea, la o creștere a rugozității marginii de rutare, exacerbând și mai mult pierderea prin împrăștiere a semnalelor de înaltă frecvență și determinând pierderea de inserție la 28GHz să depășească cu mult pragul de proiectare.
Asigurați consistența fazei și performanța circuitului
Cablajul de pe PCB RF nu mai este doar o simplă linie de conectare, ci o parte a componentelor pasive, cum ar fi filtre, divizoare de putere, cuple, etc. Abaterea lățimii liniei poate modifica direct lungimea electrică a liniei de transmisie.
În modulele RF cu matrice fază și multicanal, o abatere a lățimii liniei de ± 0,5 mil sau mai mult poate introduce schimbări de fază inacceptabile, poate întrerupe sincronizarea de fază între canale și poate duce la decalarea îndreptării fasciculului și scăderea câștigului.
Pentru filtrele cu microbandă, depășirea toleranței pentru lățimea de linie va schimba în mod direct dimensiunea unității rezonante, ducând la o schimbare a frecvenței centrale a benzii de trecere și la o creștere a pierderii de inserție a benzii, deviind complet de la indicatorii de performanță ai proiectării simulării.