Hoëfrekwensie PCB-ontwerp: faktore wat die prestasie van RF-sein beïnvloed
Met die opkoms van die Internet of Things-tegnologie, word dit al hoe meer algemeen dat elektroniese produkte draadlose kommunikasiefunksies dra, en draadlose kommunikasietegnologie is afhanklik van die RF-stroombaan op die PCB om te bereik. Ongelukkig is selfs PCB-ontwerpers, vir RF-stroombane, ook onmoontlik omdat dit groot ontwerpuitdagings meebring en professionele instrumente vir ontwerp- en simulasie-analise benodig. As gevolg hiervan is die RF-deel van die PCB jare lank deur onafhanklike ontwerpers met RF-ontwerpkundigheid ontwerp.
Die ingenieur van die RF-kringontwerp het na 'n hewige operasie uit 18 gevegskunste getrek, die onderstaande RF-stroombaanontwerp ontwerp en die DXF-formaat na die PCB-uitleg vir kopiëring uitgevoer. Is dit nie cool nie?
Nadat Siege Lion die PCB-ontwerp die DXF-formaatlêer ingevoer het, het dit gevind dat die spoor beide regte hoeke en skerp hoeke het. Ek het by myself gedink, hierdie radiofrekwensie is regte water, en die salaris is hoër as arbeid en kapitaal, en dit is dus nie nodig om skerp afslaan en boogoorgang te vermy nie. Verstaan en dan die routing van die RF-stroomonderdeel weer geoptimaliseer
resultaat ...
Ten einde misverstande in die toekoms te voorkom, het die radiofrekwensie-bakterieë die uitlegbakterieë uitgeroep nadat hulle van die werk af gekom het, die deur en die handvatsel toegemaak om 'n paar verwante punte van radiofrekwensie-PCB-ontwerp te lei.
Volgens die radiofrekwensie-kringteorie, wanneer die golflengte van die sein wat op die seinverbindingslyn oorgedra word, vergelyk kan word met die geometriese grootte van die diskrete stroombaanelement, is die blokkering van die radiofrekwensie IC-pen, die transmissielyn van die radiofrekwensie sein die PCB, die radiofrekwensie passiewe toestel, Vias en selfs geaarde koper is belangrike faktore wat die prestasie van RF-seine ernstig beïnvloed.
Mikrostrooklyn is 'n ideale keuse vir hoëfrekwensie seinoordrag op PCB. Tensy die verbindingsafstand tussen IC en antenna baie kort is, gebruik asseblief koaksiale kabel of transmissielyn met ooreenstemmende kenmerkende impedansie. Op die gedrukte stroombaanbord is dit die beste om 'n mikrostrook-transmissielyn te gebruik met die struktuur wat in die onderstaande figuur getoon word.
Die mikrostrook-transmissielyn bevat 'n metaalbreedte (geleier) met vaste breedte en 'n grondoppervlak direk onder (aangrensende laag). Spore op laag 1 (topmetaal) benodig byvoorbeeld 'n soliede grondoppervlak op laag 2. Die breedte van die spoor, die dikte van die diëlektriese laag en die tipe diëlektrikum bepaal die kenmerkende impedansie (gewoonlik 50Ω of 75Ω).
Behalwe vir die mikrostrooklyn, is daar natuurlik ook 'n algemene transmissielyn: die strooklyn, soos getoon in die onderstaande figuur
Die strooklyn bevat spore met vaste breedte op die binneste laag en grondareas bo en onder dit. Die geleier kan in die middel van die grondgebied geleë wees of 'n sekere verrekening hê. Hierdie metode is geskik vir die interne radiofrekwensie-routing.
Aangesien stripline ook geskik is vir RF-routing, waarom sê Lao Wu dat die mikrostrooklyn die ideale keuse is vir hoëfrekwensie seinoordrag op PCB?
Of dit nou 'n mikrostrooklyn of 'n strooklyn is, albei het uitstekende prestasies om millimetergolffrekwensies oor te dra, en die verskil lê in die vervaardigingskoste.
In vergelyking met stripline-stroombane, het mikrostrookringe minder verwerkingstappe, en stroombaanonderdele is makliker om te plaas en dus makliker om te vervaardig (laer vervaardigingskoste). In vergelyking met mikrostrooklyne kan strooklyne meer isolasie bied vir aangrensende stroombane en 'n digter komponentuitleg ondersteun. Daarbenewens is strooklynbane ook baie geskik vir die vervaardiging van multilayer-stroombane, en elke laag kan goed geïsoleer word.
Die elektriese eienskappe van mikrostrook- en stripline-geleiers word beïnvloed deur die diëlektriese konstante van die isolerende materiaal en die nabyheidseffek van die grondlaag. Die mikrostrooklyn het slegs een grondvlak, terwyl die strooklyn twee grondvlakke het. Vir 'n mikrostrooklyn is die effektiewe diëlektriese konstante wat die impedansie van die geleier beïnvloed, die som van die relatiewe diëlektriese konstante van die isolerende materiaal en die lug bokant die stroombaan (gelyk aan 1). Die effektiewe diëlektriese konstante van die strooklyn is die som van die relatiewe diëlektriese konstantes van die boonste en onderste substrate van die geleier.
Soos met alle hoëfrekwensie-stroombane, is dit belangrik om die impedansie onder beheer te hou om 'n konstante amplitude- en fase-reaksie-elektriese werkverrigting te verkry. Die impedansie van die geleiers van die twee transmissielyne is onder andere 'n funksie van die breedte van die geleier, die dikte van die geleier, die dikte van die isolerende substraat en die relatiewe permittiwiteit of diëlektriese konstante van die substraat. Vir strooklyne maak dit nie saak of die afstand tussen die middelgeleier en die twee grondvlakke gelyk is nie, of die diëlektriese konstantes van die isolators bo en onder die geleier dieselfde is nie (dit geld ook vir mikrostrooklyne).
Die stripline het twee grondvlakke, dus die 50Ω (of enige gegewe impedansie) lyn van die stripline is dunner as die geleier van dieselfde impedansie van die mikrostrooklyn. Alhoewel dunner drade groter stroombaandigtheid ondersteun, benodig dunner drade ook strenger vervaardigingstoleransies, en die diëlektriese konstante van die hele stroombaan moet baie konstant wees. Die diëlektriese verlies van die enkel-einde (ongebalanseerde) transmissielyn van die mikrostrooklyn (gedefinieer deur die dissiperingsfaktor van die substraat) is minder as dié van die strooklyn. Dit is omdat sommige veldlyne van die mikrostrooklyn in die lug is en dat die dissipasiefaktor geïgnoreer kan word.
Natuurlik is die werkverrigting van hierdie twee transmissielyne feitlik dieselfde as die prestasie van die draer wat in hul vervaardiging gebruik word - die isolerende substraat. Net soos die gebruikte PCB-materiale, soos FR-4, die koste kan verlaag, maar terselfdertyd die prestasie daarvan kan beperk. Volgens verskillende mikrostrooklyne en strooklyntoepassings sal die keuse van die geskikste materiaal die rol van hierdie twee transmissielyne beter speel. voordeel.
Soos met baie ingenieursbesluite, sal die keuse van mikrostrook of stripline geweeg word. Byvoorbeeld, strooklynbane het 'n hoë stroombaandigtheid. Daarom, onder dieselfde frekwensietoestande, benodig hulle meer materiaellae, meer verwerkingstyd en -koste, en meer aandag aan detailverwerking as mikrostrookbane.
In vergelyking met gewone mikrostrooklyne en strooklyne, is daar 'n ander soort radiofrekwensie-transmissielyn wat gegrond is met coplanêre golfgeleier, wat beter isolasie bied tussen aangrensende radiofrekwensielyne en ander seinlyne. Hierdie medium bevat die middelgeleier en die aardingsarea aan beide kante en onder, soos hieronder getoon:
Dit word aanbeveel om via "heinings" aan beide kante van die geaarde kopvlakke golfgeleier te installeer, soos in die onderstaande figuur getoon. Hierdie boaansig bied 'n voorbeeld van die installering van 'n ry grondvias in die boonste metaalgrondoppervlak aan weerskante van die tussengeleier. Die lusstroom wat op die boonste laag veroorsaak word, word na die grondvlak onder gekort.
In vergelyking met die mikrostrooklyn, het die gegronde kopvlakgolfgeleier nie net 'n grondvlak aan die onderkant van die medium nie, maar het ook grondvlakke aan weerskante van die seinoordraglyn bo-op die medium, sodat dit 'n groter grond het gebied. Die gelyke golfgeleier bereik die stabiliteit van elektriese werkverrigting deur die grondvlak te gebruik om die seinlyn te omring.
Die transmissiemodusse van die mikrostrooklyn en die geaarde koplanêre golfgeleierbaan is albei kwasi-transversale elektromagnetiese modusse (kwasi-TEM). As gevolg van die verbeterde aardstruktuur van die geaarde kopvlakke golfgeleierstroombaan, is die bewerking daarvan tot 'n sekere mate ingewikkelder. In vergelyking met die mikrostrooklyn het die geaarde kopvlakke golfgeleierbaan die kenmerke van lae verspreiding. Wanneer die frekwensie tot by die millimeter golfband styg, het die geaarde coplanar golfgeleierbaan 'n laer stralingsverlies as die mikrostrooklynbaan.
As gevolg van die verbeterde aardstruktuur, het die geaarde kopvlakke golfgeleierbaan 'n wyer effektiewe bandwydte en 'n groter impedansie as die mikrostrookbaan. Die mikrostrookstroomstruktuur is egter relatief robuust en die eenvoudige ondergrondse stroombaanstruktuur is maklik om te verwerk. Daarbenewens is die werkverrigting van die mikrostrookbaan nie sensitief vir stroombaanverwerkingsfaktore nie, en word die stroombaanprestasie daarvan minder beïnvloed deur die verskil in geleiding / gapingsetsing en die verskil in geleiderdikte.
Die skerp draaie in die RF-stroombaanuitleg is spesiaal ontwerp vir die kompensasie van die transmissielyn.
Wanneer die transmissielyn moet buig (die rigting verander) as gevolg van bedrading, moet die buigradius minstens drie keer die breedte van die tussengeleier wees. Met ander woorde:
Buigradius ≥ 3 × (lynwydte).
Dit verminder die kenmerkende impedansieverandering van die hoek.
As dit onmoontlik is om geleidelik te buig, kan die transmissielyn reghoekig (nie geboë) gebuig word, soos in die onderstaande figuur getoon. Dit moet egter vergoed word om die skielike verandering in impedansie te verminder wat veroorsaak word deur die toename in die plaaslike effektiewe lynwydte as dit deur die buigpunt beweeg.
Ons ander produk:
