Радиочастотная печатная плата контролирует допуск ширины линии в пределах ± 0,5 мил с основной целью строгой блокировки характеристического импеданса в высокочастотных сценариях, предотвращения несоответствия импеданса, скачков потерь, фазового сдвига и других проблем, а также обеспечения производительности и надежности радиочастотного канала.
Жесткие ограничения контроля импеданса
Характеристический импеданс основной линии передачи ВЧ-схем (например, микрополосковых линий сопротивлением 50 Ом) определяется шириной линии, толщиной диэлектрика, толщиной меди и диэлектрической проницаемостью, причем ширина линии является одной из наиболее чувствительных переменных.
Инженерные испытания показали, что при каждом отклонении ширины линии на 0,025 мм (приблизительно 1 мил) импеданс смещается непосредственно на 5–6 Ом; Если отклонение ширины линии составляет 0,01 мм (около 0,4 мил), сопротивление изменится на 2–3 Ом.
Приложения уровня радиочастот требуют, чтобы допуск импеданса контролировался в пределах ± 3% (т.е. отклонение ниже заданного значения 50 Ом меньше или равно ± 1,5 Ом), а допуск ширины линии ± 0,5 мил достаточен, чтобы ограничить колебания импеданса в этом безопасном диапазоне и избежать превышения импеданса стандарта.
Подавление отражения сигнала и превышение коэффициента стоячей волны
Даже отклонение импеданса на 2 Ом в радиочастотных системах может вызвать значительное отражение сигнала, прямо ухудшая коэффициент стоячей волны (КСВН).
Несоответствие импеданса, вызванное отклонением ширины линии, может отражать часть мощности сигнала обратно на передающую сторону, снижая эффективность передачи мощности. В тяжелых случаях это может даже привести к обратному выходу из строя усилителя мощности и прямому повреждению ВЧ-чипа.
В высокочастотных сценариях, таких как радар миллиметрового диапазона, установленный на транспортном средстве с частотой 77 ГГц, отклонение импеданса, превышающее ± 8%, значительно сокращает расстояние обнаружения, а точность ширины линии ± 0,5 мил является основным требованием для обеспечения эффективности обнаружения радара.
Контролируйте всплеск высокочастотных вносимых потерь
В диапазоне радиочастот ГГц скин-эффект заставляет ток течь только в пределах нескольких микрометров от поверхности проводника, и влияние отклонения ширины линии на потери в проводнике резко усиливается.
Экспериментальные данные показывают, что в полосе частот 77 ГГц на каждые 0,02 мм отклонения ширины линии потери в проводнике увеличиваются на 28 %, потребляя ценный бюджет канала и ухудшая коэффициент шума на приемном конце.
Недостаточная точность ширины линии также может привести к увеличению шероховатости кромки трассировки, что еще больше усугубляет потери на рассеяние высокочастотных сигналов и приводит к тому, что вносимые потери на частоте 28 ГГц намного превышают расчетный порог.
Обеспечьте постоянство фаз и работоспособность схемы.
Проводка на радиочастотной печатной плате больше не является простой соединительной линией, а является частью пассивных компонентов, таких как фильтры, делители мощности, соединители и т. д. Отклонение ширины линии может напрямую изменить электрическую длину линии передачи.
В фазированных решетках и многоканальных радиочастотных модулях отклонение ширины линии ± 0,5 мил или более может привести к неприемлемым фазовым сдвигам, нарушить фазовую синхронизацию между каналами и привести к смещению наведения луча и снижению усиления.
Для микрополосковых фильтров превышение допуска на ширину линии приведет к прямому изменению размера резонансного блока, что приведет к сдвигу центральной частоты полосы пропускания и резкому увеличению вносимых потерь в полосе, что полностью отклоняется от показателей производительности, предусмотренных при моделировании.