RF PCB řídí toleranci šířky vedení v rozmezí ± 0,5 mil, s hlavním cílem striktně uzamknout charakteristickou impedanci ve vysokofrekvenčních scénářích, vyhnout se nesouladu impedance, ztrátovému rázu, fázovému posunu a dalším problémům a zajistit výkon a spolehlivost RF linky.
Pevná omezení řízení impedance
Charakteristická impedance základního přenosového vedení RF obvodů (jako jsou mikropáskové vedení 50 Ω) je určena šířkou vedení, tloušťkou dielektrika, tloušťkou mědi a dielektrickou konstantou, přičemž šířka vedení je jednou z nejcitlivějších proměnných.
Technické testy ukázaly, že na každých 0,025 mm (přibližně 1 mil) odchylky šířky vedení se impedance přímo posune o 5-6 Ω; Pokud je odchylka šířky vedení 0,01 mm (asi 0,4 mil), změní se impedance o 2-3 Ω.
Aplikace RF úrovně vyžadují, aby byla impedanční tolerance řízena v rozmezí ± 3 % (tj. odchylka pod cílovou hodnotou 50 Ω menší nebo rovna ± 1,5 Ω) a tolerance šířky čáry ± 0,5 mil je právě dostačující k omezení kolísání impedance v tomto bezpečném rozsahu a zabránění překročení impedance standardu.
Potlačení odrazu signálu a překročení poměru stojatých vln
Dokonce i odchylka impedance 2 Ω v RF systémech může způsobit významný odraz signálu a přímo zhoršit poměr stojatých vln (VSWR).
Nesoulad impedance způsobený odchylkou šířky vedení může odrážet určitý výkon signálu zpět k vysílacímu konci, což snižuje účinnost přenosu výkonu. V závažných případech může dokonce zvrátit poruchu výkonového zesilovače a přímo poškodit RF front-end čip.
Ve vysokofrekvenčních scénářích, jako je milimetrový radar namontovaný na vozidle 77 GHz, odchylka impedance přesahující ± 8 % výrazně zkrátí detekční vzdálenost a přesnost šířky čáry ± 0,5 mil je základním požadavkem pro zajištění výkonu radarové detekce.
Ovládejte nárůst vysokofrekvenčního vložného útlumu
V radiovém frekvenčním pásmu GHz způsobuje skinefekt proudění proudu pouze do několika mikrometrů od povrchu vodiče a vliv odchylky šířky vedení na ztrátu vodiče je ostře zesílen.
Experimentální data ukazují, že ve frekvenčním pásmu 77 GHz se ztráta vodiče s každou odchylkou 0,02 mm v šířce vedení přímo zvýší o 28 %, což spotřebovává cenný rozpočet linky a zhoršuje šumové číslo na přijímací straně.
Nedostatečná přesnost šířky čáry může také vést ke zvýšení drsnosti směrovací hrany, což dále prohlubuje ztrátu rozptylu vysokofrekvenčních signálů a způsobuje, že vložný útlum na 28 GHz daleko překračuje návrhový práh.
Zajistěte konzistenci fází a výkon obvodu
Elektroinstalace na RF PCB již není jen jednoduché propojovací vedení, ale součást pasivních prvků jako jsou filtry, děliče výkonu, spojky atd. Odchylka šířky vedení může přímo změnit elektrickou délku přenosového vedení.
Ve sfázovaných a vícekanálových RF modulech může odchylka šířky čáry ± 0,5 mil nebo více zavést nepřijatelné fázové posuny, narušit fázovou synchronizaci mezi kanály a vést k posunu směrování paprsku a snížení zisku.
U mikropáskových filtrů překročení tolerance šířky čáry přímo změní velikost rezonanční jednotky, což má za následek posun střední frekvence propustného pásma a nárůst ve vložném útlumu pásma, což se zcela odchyluje od výkonnostních ukazatelů návrhu simulace.