Чтобы решить проблему потери сигнала на высокочастотных печатных платах, необходимо синхронно реализовать три основных аспекта: выбор материала, оптимизацию конструкции и управление процессом, чтобы контролировать специфические высокочастотные потери, такие как диэлектрические потери и потери в проводниках, в пределах целевого диапазона.
Выбор основного материала и план сокращения потерь
Выбор подложки с низкими потерями: высокочастотные подложки со значением Df меньше или равным 0,005, такие как пластины серии Rogers RO4350B и PTFE, являются предпочтительными для замены обычных FR-4 (Df больше или равно 0,02) и уменьшают диэлектрические потери от основания.
Контроль шероховатости медной фольги: при использовании низкопрофильной медной фольги (HVLP) шероховатость поверхности контролируется в пределах 0,2 мкм, что позволяет снизить потери в проводнике, вызванные скин-эффектом, более чем на 30 % в диапазоне частот миллиметровых волн.
Соответствие параметрам стабильности материала: выбирайте платы с допуском Dk менее или равным ± 0,1 и степенью водопоглощения ниже 0,1 %, чтобы избежать внезапных изменений диэлектрической проницаемости, вызванных влажной средой или колебаниями температуры, которые могут привести к дополнительной потере сигнала.
Схема оптимизации и снижения потерь при проектировании схем
Строгое согласование импедансов. Путем точного расчета ширины линии, расстояния между линиями и толщины диэлектрика с помощью электромагнитного моделирования можно обеспечить непрерывный контроль целевых импедансов, таких как несимметричный 50 Ом и дифференциальный 100 Ом, при этом допуски импеданса контролируются в пределах ± 10 %, чтобы избежать потерь мощности, вызванных отражением сигнала.
Оптимизируйте структуру проводки: высокочастотные сигнальные линии должны быть как можно более короткими и прямыми, используя углы под углом 45 градусов или круговые дуги вместо прямых углов, чтобы уменьшить искажение сигнала, вызванное дополнительной индуктивностью в углах; Размещайте высокочастотные-сигналы во внутреннем слое вблизи всей заземляющей пластины и используйте экранирование заземляющей пластины для уменьшения потерь излучения.
Улучшите конструкцию заземления и обратного потока: используйте технологию многоточечного заземления, чтобы обеспечить обратный путь с низким импедансом для высокочастотных-токов, избегая дополнительных потерь, вызванных колебаниями потенциала земли; Разместите развязывающие конденсаторы рядом с контактами питания микросхемы, чтобы отфильтровать высокочастотные-шумы в линиях электропередачи.
План контроля производственного процесса и снижения потерь
Строго контролируйте точность линии: убедитесь, что допуск на ширину и расстояние между линиями контролируется в пределах ± 0,5 мил, избегайте внезапных изменений импеданса линии и уменьшайте локальные потери во время передачи сигнала.
Оптимизация межслойного выравнивания. Отклонение межслоевого выравнивания много-слойных плат контролируется в пределах ± 2 мил, чтобы обеспечить перекрытие между сигнальным слоем и опорной плоскостью заземления, а также избежать разрыва импеданса, вызванного смещением опорной плоскости.
Обработка поверхности с низкими потерями: приоритет следует отдавать процессам обработки поверхности с низкой шероховатостью, например, осаждением серебра и золота, чтобы избежать дополнительных потерь в проводнике в высокочастотном диапазоне из-за толстых оксидных слоев или поверхностей с высокой шероховатостью.