Контроль потерь на радиочастотной плате необходимо осуществлять на протяжении всего процесса выбора материала, оптимизации конструкции, управления процессом и диагностики неисправностей. Если потеря превышает стандарт, ее можно быстро устранить с помощью процесса «определения основной причины, целевого устранения и проверки замкнутого-цикла».
Выбор материала: Уменьшите потери фундамента от источника
Частота соответствия подложки: FR-4 можно использовать на частоте ниже 1 ГГц; Выбирайте платы со средними низкими потерями и Df меньше или равный 0,01 для диапазона 1–10 ГГц; В сценариях миллиметровых волн выше 10 ГГц листы ПТФЭ с низким Df, такие как Rogers RO4350B/5880, должны использоваться для замены FR-4, что может снизить диэлектрические потери более чем на 80%.
Медная фольга снижает потерю поверхностной пленки. В сценариях с высокими-частотами используется сверхнизкопрофильная медная фольга HVLP/VLP, а шероховатость поверхности Ra контролируется в пределах 1 мкм. Диапазон частот миллиметровых волн может снизить потери в проводнике более чем на 30%.
Выберите решение с низкими потерями для обработки поверхности: откажитесь от напыления олова HASL с высокими потерями и переключитесь на процесс осаждения золота или серебра ENIG, чтобы избежать дополнительных потерь в проводнике, вызванных толстыми оксидными слоями.
Оптимизация конструкции: подавление дополнительных потерь по всей цепочке
Непрерывный контроль импеданса: строго поддерживайте непрерывность импеданса системы 50 Ом с допуском импеданса, контролируемым в пределах ± 5 % (± 3 % в сценариях с миллиметровыми волнами), чтобы избежать потерь на отражение, вызванных изменениями ширины линии и смещением сквозных-отверстий, и убедитесь, что обратные потери не превышают -20 дБ.
Оптимизация структуры линии передачи: приоритет должен быть отдан использованию полосковых линий (встроенных между двумя слоями заземляющих плоскостей) для ключевых радиочастотных линий, заменяющих микрополосковые линии репрезентативного слоя для снижения потерь излучения более чем на 12 дБ; В поверхностной проводке используется заземленный копланарный волновод (GCPW), а заземляющие отверстия добавляются через каждые λ/10 с обеих сторон для подавления поверхностных волн.
Сокращение затрат на согласующую сеть: если можно использовать одно-согласование типа L-, сети высокого-порядка не нужны, а вносимые потери увеличиваются примерно на 0,3 дБ для каждого дополнительного этапа согласования LC. Предпочтительны индукторы с высокой добротностью (значение Q оказывает гораздо большее влияние на потери, чем конденсаторы), чтобы избежать «поглощения» энергии сигнала индукторами с низкой добротностью.
Экстремальная оптимизация сквозных отверстий: РЧ-тракт должен максимально минимизировать сквозные отверстия. При необходимости выберите небольшую апертуру 8-12 мил и небольшую площадку для пайки. Используйте технологию обратного сверления, чтобы контролировать остаточную длину сваи в пределах 0,1 мм и исключить радиационные потери.
Управление процессом: избежать дополнительных потерь во время обработки
Строго контролируйте точность схемы: примените процесс непрерывного вертикального травления, контролируйте допуск ширины линии и расстояния в пределах ± 0,5 мил, убедитесь, что площадь поперечного сечения проводки близка к прямоугольнику, и избегайте дополнительных потерь проводника, вызванных зубцами на боковой стенке.
Контроль межслоевого выравнивания. Отклонение межслоевого выравнивания много-слойных плат контролируется в пределах ± 2 мил, чтобы обеспечить полное перекрытие между сигнальным слоем и опорной плоскостью заземления, избегая разрыва импеданса, вызванного смещением опорной плоскости.
План быстрого расследования и устранения чрезмерных потерь
Корневая локализация на основе модуля: используйте анализатор спектра и векторный анализатор цепей, чтобы разделить сигнальную цепочку в соответствии с «уровень системы → уровень модуля → уровень компонента» и определить, сосредоточены ли потери на плате, проводке, соответствующей сети или каналах устройства.
Целенаправленное и быстрое исправление:
Если диэлектрические потери превышают стандартные: сразу замените низкочастотную плату с низким Df и высокой-частотой в соответствующем диапазоне частот. Потери FR-4 в сценариях миллиметровых волн могут достигать 2 дБ/дюйм, и их можно уменьшить до 0,5 дБ/дюйм, заменив Rogers 5880.
Если потери в согласующей сети слишком велики: замените индуктор с низкой-добротностью высокочастотным индуктором с высокой-добротностью, упростите согласующую цепь высокого-порядка до топологии низкого порядка, и измеренные вносимые потери можно уменьшить более чем на 0,5 дБ.
Если остаточная свая в сквозном-отверстии приводит к потерям радиации: выполните обратное сверление, чтобы удалить лишние колонны, или напрямую скорректируйте траекторию прокладки, чтобы закрыть сквозное-отверстие.
Проверка замкнутого контура: после исправления VNA используется для измерения вносимых потерь, а TDR используется для сканирования непрерывности импеданса всей линии связи, чтобы гарантировать, что все отклонения импеданса узла находятся в допустимом диапазоне, избегая появления новых точек потерь после исправления.