RF kartlı iletim hatlarının üretim doğruluğu son derece yüksek hassasiyet gerektirir. Bunun temel nedeni RF senaryolarında PCB iletim hatlarının sıradan "elektrik konnektörlerinden" devre performansını doğrudan belirleyen çekirdek dağıtılmış parametre bileşenlerine dönüşmesidir. Mikro ölçekli boyut sapmaları, yüksek frekans efektleriyle güçlendirilir ve bu da önemli performans düşüşüne neden olur.
Yüksek frekanslarda dalga boyu tel boyutuyla aynı büyüklüktedir.
RF sinyalinin frekansı ne kadar yüksek olursa, dalga boyu da o kadar kısa olur. Kablo uzunluğu λ/16'yı aştığında, bir iletim hattı olarak ele alınmalıdır ve artık normal bir kablo olarak değerlendirilemez.
77GHz araca monteli milimetre dalga radar senaryosunda, FR-4 kartındaki sinyalin dalga boyu yalnızca 2,1 mm'dir ve λ/16 eşiği yalnızca 0,13 mm'dir. Herhangi bir kablolama geometrisi devrenin elektriksel davranışına doğrudan katılır.
Bu noktada birkaç mikrometrelik hat genişliği sapması bile iletim hattının elektriksel uzunluğunu doğrudan değiştirerek faz kaymasına neden olabilir ve faz tutarlılığı gerektiren faz dizilimi ve radar gibi sistemlerde doğrudan ışın işaretleme sapmasına neden olabilir.
Empedans eşleşmesinin doğruluk toleransı son derece dardır
50 Ω'luk endüstri standardı empedans, RF sistemlerinin "performans sözleşmesidir" ve küçük empedans sapmaları bile ciddi sinyal yansımalarına neden olabilir.
FR4 kartının 50 Ω mikroşerit hattını örnek alırsak, hat genişliğindeki her ± 10 μm değişim için empedans ± 2 Ω sapacak ve doğrudan geri dönüş kaybının bozulmasına yol açacaktır.
Empedans sapması ± %10'u aşarsa, geri dönüş kaybı 26dB'nin altına düşecek ve yansıyan gücün oranı %0,23'e yükselerek doğrudan bağlantı bütçesini tüketecek ve alıcı uçta gürültü rakamının bozulmasına neden olacak ve amplifikatör bu tür kayıpları telafi edemeyecektir.
Cilt altı kaybı etkisi boyuta son derece duyarlıdır
Frekans 1GHz'i aştığında, sinyal akımı artık iletkenin kesiti boyunca düzgün bir şekilde akmaz, ancak iletken yüzeyinin mikrometre seviyesinde ince bir tabaka halinde yoğunlaşır.
Bakır iletkendeki 2,4 GHz sinyalin yüzey derinliği yalnızca 1,3 μ m'dir ve 77 GHz'de yüzey derinliği 0,4 μ m'den azdır. Hat genişliği sapması, bakır folyo pürüzlülüğü ve aşındırma tarafı korozyonundaki küçük değişiklikler, iletkenin gerçek akım yolu uzunluğunu önemli ölçüde artırabilir ve ek yüksek frekanslı ekleme kaybına neden olabilir.
Milimetre dalga senaryolarında, 0,07 dB/cm'lik bir kayıp farkı, radarın algılama aralığını doğrudan etkiler; bu da, sıradan PCB işlemleriyle karşılanamayan iletim hattının kenar pürüzlülüğünün 0,5 μm dahilinde kontrol edilmesini gerektirir.
Karışma ve elektromanyetik radyasyonun doğru kontrolü
Yüksek frekanslarda bitişik hatlar arasındaki elektromanyetik alan birleştirme kuvveti, hat aralığının dönüş yer mesafesine oranıyla doğrudan ilişkilidir. Küçük aralık sapmaları bile çapraz karışmanın tasarım beklentilerini aşmasına neden olabilir.
RF endüstrisinde yaygın olarak kullanılan "3W kuralı", satır aralığının satır genişliğinin en az üç katı olmasını gerektirir. Simülasyon sonuçları yalnızca satır aralığı toleransını ± 0,5 mil dahilinde sıkıştırarak gerçek performansla tamamen eşleşebilir ve bitişik kanallar arasındaki sinyal karışmasını önleyebilir.
Kablolamadaki 90 derecelik keskin köşeler ve kenar çentikleri gibi küçük geometrik kusurlar, yüksek frekanslarda enerjiyi dışarı doğru yayan küçük antenlere eşdeğer olabilir, bu da sinyal sızıntısına neden olur ve yüksek hassasiyetli gravür işlemleriyle tamamen kaçınılması gereken ek elektromanyetik girişime neden olur.