RF PCB, yüksek frekans senaryolarında karakteristik empedansı sıkı bir şekilde kilitleme, empedans uyumsuzluğunu, kayıp dalgalanmasını, faz kaymasını ve diğer sorunları önleme ve RF bağlantısının performansını ve güvenilirliğini sağlama temel hedefiyle hat genişliği toleransını ± 0,5 mil dahilinde kontrol eder.
Empedans kontrolünün katı kısıtlamaları
RF devrelerinin çekirdek iletim hattının karakteristik empedansı (50 Ω mikroşerit hatlar gibi) hat genişliği, dielektrik kalınlığı, bakır kalınlığı ve dielektrik sabiti ile belirlenir; hat genişliği en hassas değişkenlerden biridir.
Mühendislik testleri, hat genişliğindeki her 0,025 mm'lik (yaklaşık 1 mil) sapma için empedansın doğrudan 5-6 Ω kadar değişeceğini göstermiştir; Çizgi genişliği sapması 0,01 mm (yaklaşık 0,4 mil) ise empedans 2-3 Ω değişecektir.
RF seviyesi uygulamaları, empedans toleransının ± %3 dahilinde kontrol edilmesini gerektirir (yani, ± 1,5 Ω'dan küçük veya eşit 50 Ω hedefinin altındaki sapma) ve ± 0,5mil'lik bir hat genişliği toleransı, empedans dalgalanmalarını bu güvenli aralık dahilinde sınırlamak ve empedansın standardı aşmasını önlemek için yeterlidir.
Sinyal yansımasının bastırılması ve duran dalga oranının aşılması
RF sistemlerinde 2 Ω'luk bir empedans sapması bile, duran dalga oranının (VSWR) doğrudan bozulmasına neden olarak önemli sinyal yansımasına neden olabilir.
Hat genişliği sapmasından kaynaklanan empedans uyumsuzluğu, sinyal gücünün bir kısmını iletim ucuna geri yansıtarak güç aktarım verimliliğini azaltabilir. Ciddi durumlarda, güç amplifikatörünün bozulmasına neden olabilir ve RF ön uç çipine doğrudan zarar verebilir.
77GHz araca monteli milimetre dalga radarı gibi yüksek frekanslı senaryolarda, ±%8'i aşan empedans sapması, algılama mesafesini önemli ölçüde kısaltacaktır ve ± 0,5mil çizgi genişliği doğruluğu, radar algılama performansını sağlamak için temel gereksinimdir.
Yüksek frekanslı ekleme kaybının dalgalanmasını kontrol edin
GHz radyo frekansı bandında, cilt etkisi akımın iletken yüzeyinden yalnızca birkaç mikrometre uzakta akmasına neden olur ve hat genişliği sapmasının iletken kaybı üzerindeki etkisi keskin bir şekilde artar.
Deneysel veriler, 77GHz frekans bandında hat genişliğindeki her 0,02 mm'lik sapma için iletken kaybının doğrudan %28 artacağını, değerli bağlantı bütçesini tüketeceğini ve alıcı uçtaki gürültü rakamının kötüleşeceğini göstermektedir.
Yetersiz hat genişliği doğruluğu ayrıca yönlendirme kenarının pürüzlülüğünde bir artışa yol açarak yüksek frekanslı sinyallerin saçılma kaybını daha da şiddetlendirebilir ve 28 GHz'de ekleme kaybının tasarım eşiğini çok aşmasına neden olabilir.
Faz tutarlılığını ve devre performansını sağlayın
RF PCB'deki kablolama artık sadece basit bir bağlantı hattı değil, filtreler, güç bölücüler, kuplörler vb. gibi pasif bileşenlerin bir parçasıdır. Hat genişliğindeki sapma, iletim hattının elektrik uzunluğunu doğrudan değiştirebilir.
Aşamalı dizi ve çok kanallı RF modüllerinde, ± 0,5 mil veya daha fazla bir hat genişliği sapması, kabul edilemez faz kaymalarına neden olabilir, kanallar arasındaki faz senkronizasyonunu bozabilir ve ışın işaretleme ofseti ve kazanç azalmasıyla sonuçlanabilir.
Mikroşerit filtreler için, hat genişliği toleransının aşılması rezonans ünitesinin boyutunu doğrudan değiştirecek, bu da geçiş bandı merkez frekansında bir kaymaya ve bant ekleme kaybında bir artışa neden olacak ve simülasyon tasarımının performans göstergelerinden tamamen sapacaktır.