Přesnost výroby přenosových linek RF desek vyžaduje extrémně vysokou přesnost. Hlavním důvodem je to, že v RF scénářích se přenosové linky PCB vyvinuly z běžných „elektrických konektorů“ na základní komponenty s distribuovanými parametry, které přímo určují výkon obvodu. Odchylky velikosti mikro měřítka jsou zesíleny vysokofrekvenčními efekty, což vede k výraznému snížení výkonu.
Při vysokých frekvencích má vlnová délka stejnou velikost jako velikost drátu
Čím vyšší je frekvence RF signálu, tím kratší je vlnová délka. Když délka vodiče přesáhne λ/16, musí se s ním nakládat jako s přenosovým vedením a již s ním nelze zacházet jako s běžným vodičem.
Ve scénáři milimetrového radaru namontovaného na vozidle v pásmu 77 GHz je vlnová délka signálu na desce FR-4 pouze 2,1 mm a práh λ/16 je pouze 0,13 mm. Jakákoli geometrie vedení se přímo podílí na elektrickém chování obvodu.
V tomto bodě může i několik mikrometrů odchylky šířky vedení přímo změnit elektrickou délku přenosového vedení, což způsobí fázový posun a přímo vede k odchylce směrování paprsku v systémech, jako je fázované pole a radar, které vyžadují extrémně vysokou konzistenci fáze.
Tolerance přesnosti impedančního přizpůsobení je extrémně úzká
Průmyslová standardní impedance 50 Ω je „smlouvou o výkonu“ RF systémů a i malé odchylky impedance mohou způsobit vážné odrazy signálu.
Vezmeme-li jako příklad mikropáskové vedení 50 Ω desky FR4, při každé změně šířky vedení o ± 10 μm se impedance odchýlí o ± 2 Ω, což přímo vede ke zhoršení ztráty odrazem.
Pokud odchylka impedance překročí ± 10 %, sníží se zpětná ztráta pod 26 dB a podíl odraženého výkonu se zvýší na 0,23 %, což přímo spotřebuje rozpočet linky, což má za následek zhoršení šumového čísla na přijímací straně a zesilovač nemůže takové ztráty kompenzovat.
Efekt ztráty pod kůží je extrémně citlivý na velikost
Po překročení frekvence 1GHz již proud signálu neprotéká rovnoměrně průřezem vodiče, ale soustředí se v tenké vrstvě na mikrometrové úrovni povrchu vodiče.
Hloubka vrstvy signálu 2,4 GHz v měděném vodiči je pouze 1,3 μm a při frekvenci 77 GHz je hloubka vrstvy menší než 0,4 μm. Malé změny v odchylce šířky vedení, drsnosti měděné fólie a koroze na straně leptání mohou významně zvýšit skutečnou délku proudové cesty vodiče a způsobit další vysokofrekvenční vložný útlum.
Ve scénářích milimetrových vln ztrátový rozdíl 0,07 dB/cm přímo ovlivňuje detekční rozsah radaru, což vyžaduje, aby drsnost okraje přenosového vedení byla řízena v rozmezí 0,5 μm, což běžné procesy PCB nemohou splnit.
Přesná kontrola přeslechů a elektromagnetického záření
Síla vazby elektromagnetického pole mezi sousedními vedeními při vysokých frekvencích přímo souvisí s poměrem rozteče vedení k vzdálenosti zpětného uzemnění. I malé odchylky v rozestupech mohou způsobit, že přeslechy překročí očekávání návrhu.
Běžně používané "pravidlo 3W" v RF průmyslu vyžaduje, aby řádkování bylo alespoň trojnásobkem šířky řádků. Pouze komprimací tolerance řádkování na ± 0,5 mil mohou výsledky simulace plně odpovídat skutečnému výkonu a vyhnout se přeslechům signálu mezi sousedními kanály.
Drobné geometrické vady, jako jsou 90° ostré rohy a vroubkování hran v kabeláži, mohou být ekvivalentní malým anténám, které vyzařují energii směrem ven na vysokých frekvencích, což způsobuje únik signálu a zavádí další elektromagnetické rušení, kterému je nutné zcela zamezit pomocí vysoce přesných leptacích procesů.