Kluczowe Wymagania Produkcyjne dla Płyt PCB do Komunikacji Bezprzewodowej Wysokiej Częstotliwości

Stoisz w obliczu rosnącej presji, aby nadążać za nowymi potrzebami w zakresie komunikacji bezprzewodowej. Płyty PCB wysokiej częstotliwości rozwijają się szybciej niż zwykłe PCB ze względu na rozwój sieci 5G i nowe zastosowania IoT. Te konstrukcje wysokiej częstotliwości wykorzystują laminaty PTFE i Rogers zamiast standardowych płyt FR4. Materiały te zmniejszają straty sygnału nawet o 40% i poprawiają transmisję danych. LT CIRCUIT to zaufany partner oferujący zaawansowane rozwiązania produkcyjne, które pomagają utrzymać silne i niezawodne sygnały. Zapewniają również zgodność w tej szybko rozwijającej się dziedzinie komunikacji bezprzewodowej.

Kluczowe wnioski

# Wybierz specjalne materiały, takie jak laminaty PTFE lub Rogers. Pomagają one obniżyć straty sygnału i usprawniają działanie bezprzewodowe.

# Kontroluj impedancję, dopasowując szerokość i odstępy ścieżek. To utrzymuje sygnały silne i pomaga zapobiegać błędom.

# Używaj precyzyjnych metod produkcji, takich jak zaawansowane trawienie i staranne wiercenie. Pomaga to w tworzeniu wysokiej częstotliwości PCB, które działają dobrze.

# Przestrzegaj ścisłej kontroli jakości i testowania, takich jak standardy EMC i FCC. To zapewnia, że Twoje urządzenie działa poprawnie i przestrzega zasad.

# Radź sobie z ciepłem i stratami sygnału za pomocą dobrych rozwiązań termicznych i materiałów o niskich stratach. To utrzymuje Twoją płytkę PCB stabilną i pomaga jej dłużej działać.

Materiały

Podłoża

Wybór odpowiedniego podłoża pomaga Twojej płytce PCB dobrze działać w komunikacji bezprzewodowej. Każdy materiał ma swoje zalety dla konstrukcji wysokiej częstotliwości. Poniższa tabela zawiera listę popularnych materiałów podłoża i to, co je wyróżnia:

Uwaga: W 2024 roku region Azji i Pacyfiku jest czołowym rynkiem dla podłoży PCB wysokiej częstotliwości, z ponad 48% udziału w rynku.

Właściwości dielektryczne

Właściwości dielektryczne są bardzo ważne dla wysyłania sygnałów, szczególnie powyżej 10 GHz. Potrzebujesz materiałów o niskich stałych dielektrycznych (Dk) i niskich współczynnikach stratności (Df). Pomagają one utrzymać sygnały silne i zmniejszyć straty. Materiały Rogers mają wartości Dk od 3,38 do 3,55 i Df tak niskie jak 0,002. Materiały Isola mają nieco wyższe Dk i Df, więc straty sygnału są nieco większe, ale są łatwiejsze do wykonania. Podłoża na bazie teflonu mają najniższe Dk i Df, więc są najlepsze do zastosowań o bardzo wysokiej częstotliwości.

Eksperci twierdzą, że powinieneś używać materiałów z Df poniżej 0,005 przy 10 GHz. To utrzymuje straty sygnału i ciepło na niskim poziomie, co jest bardzo ważne dla komunikacji bezprzewodowej.

Zarządzanie termiczne

Płytki PCB wysokiej częstotliwości nagrzewają się bardziej niż zwykłe. Musisz kontrolować to ciepło, aby Twoja płytka działała dobrze. Płytki PCB z metalowym rdzeniem, takie jak te z aluminium lub miedzi, szybko odprowadzają ciepło. Mają przewodności cieplne od 5 do 400 W/mK. To znacznie lepiej niż FR4, które osiąga tylko 0,4 W/mK. Używanie płytek PCB z metalowym rdzeniem pomaga szybko schłodzić Twoją płytkę. Jest to ważne dla takich rzeczy, jak routery bezprzewodowe, stacje bazowe i satelity.

Standardy IPC-2221 pomagają wybrać materiały o niskiej stałej dielektrycznej, wysokiej przewodności cieplnej, niskiej absorpcji wilgoci i dużej wytrzymałości mechanicznej. Jeśli przestrzegasz tych standardów, Twoja płytka PCB będzie dobrze działać w komunikacji bezprzewodowej wysokiej częstotliwości.

Projekt

Kontrola impedancji

Posiadanie odpowiedniej impedancji jest bardzo ważne dla komunikacji bezprzewodowej wysokiej częstotliwości. Musisz upewnić się, że ścieżki PCB pasują do standardowej impedancji systemu, która wynosi zwykle 50 omów. To pomaga zatrzymać odbicia sygnału i straty mocy. Jeśli impedancja nie pasuje, sygnały mogą odbijać się z powrotem. Powoduje to dzwonienie i błędy danych. Problemy te pogarszają się, gdy częstotliwość wzrasta. Możesz zatrzymać te problemy, używając ścieżek o kontrolowanej impedancji. Upewnij się, że źródło, odbiornik i ścieżki mają tę samą impedancję.

Przepisy branżowe mówią, że powinieneś utrzymywać tolerancję impedancji między ±1% a ±2% dla ścieżek PCB bezprzewodowych wysokiej częstotliwości. Ta ścisła kontrola utrzymuje sygnały silne i systemy działające dobrze.

Jeśli impedancja nie pasuje w ścieżkach PCB wysokiej częstotliwości, sygnały odbijają się z powrotem i słabną. To pogarsza jakość sygnału. Części i ścieżki są wykonane dla określonej impedancji, aby temu zapobiec. Kiedy częstotliwość wzrasta, straty wtrąceniowe pogarszają się znacznie, jeśli impedancja nie jest dopasowana. Dobre dopasowanie impedancji utrzymuje odbicia i straty mocy na niskim poziomie. To pomaga utrzymać sygnały wyraźne w komunikacji bezprzewodowej.

Integralność sygnału

Integralność sygnału oznacza utrzymywanie sygnałów silnych i wyraźnych podczas przemieszczania się po PCB. Sygnały wysokiej częstotliwości mogą mieć problemy, takie jak przesłuch, opóźnienie transmisji i błędy synchronizacji zegara. Przesłuch występuje, gdy sygnały na pobliskich ścieżkach zakłócają się wzajemnie. Możesz obniżyć przesłuch, oddalając od siebie ścieżki. Użycie sygnalizacji różnicowej i ścieżek ochronnych również pomaga.

Wskazówka: Zrób odstępy między ścieżkami co najmniej trzy razy większe niż szerokość ścieżki aby obniżyć przesłuch i zakłócenia.

Opóźnienie transmisji może powodować błędy synchronizacji i szumy. Jeśli ścieżki nie mają tej samej długości, sygnały docierają w różnym czasie. To zakłóca synchronizację zegara. Możesz to naprawić, dopasowując długości ścieżek za pomocą wzorów serpentynowych. Spróbuj użyć jak najmniej przelotek. Umieść przelotki przejściowe blisko przelotek sygnałowych gdy sygnały zmieniają płaszczyzny odniesienia. Użyj narzędzi symulacyjnych, aby znaleźć i naprawić problemy z integralnością sygnału przed wykonaniem płytki.

EMI/EMC

Zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) i kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) to duże problemy w komunikacji bezprzewodowej. EMI może powodować szumy i straty sygnału. EMC zapewnia, że Twoja płytka PCB nie zakłóca działania innych urządzeń. Możesz obniżyć EMI i zachować EMC postępując zgodnie z tymi wskazówkami dotyczącymi układu:

1. Umieść podobne części (analogowe i cyfrowe) w oddzielnych grupach, aby obniżyć przesłuch.

2. Umieść kondensatory odsprzęgające blisko pinów zasilania, aby zablokować szumy wysokiej częstotliwości.

3. Utrzymuj ścieżki sygnałowe krótkie i proste, aby nie działały jak anteny.

4. Zachowaj kontrolowaną impedancję dla ważnych sygnałów.

5. Nie używaj ostrych narożników; używaj kątów 45 stopni lub krzywych.

6. Używaj par różnicowych dla szybkich sygnałów.

7. Umieść solidne płaszczyzny masy pod warstwami sygnałowymi.

8. Nie dziel płaszczyzn masy, aby zatrzymać pętle EMI.

9. Umieść przelotki masy blisko pinów części.

10. Zakryj wrażliwe obszary osłonami metalowymi lub zalewami miedzi uziemionej.

11. Zrób obszary pętli w ścieżkach zasilania i sygnału tak małe, jak to możliwe.

Uwaga: Utrzymuj sekcje RF i cyfrowe oddzielnie na PCB, aby pomóc w izolacji i obniżyć EMI. Użyj wielowarstwowych stosów, aby zapewnić ścieżki powrotne o niskiej impedancji i obniżyć emisje elektromagnetyczne.

Integracja anteny

Integracja anteny jest bardzo ważną częścią projektu PCB bezprzewodowego wysokiej częstotliwości. Kształt, rozmiar i układ anteny zmieniają to, jak dobrze Twoje urządzenie wysyła i odbiera sygnały. Musisz pomyśleć o tych rzeczach:

l Geometria anteny: Kształt i rozmiar anteny określają, jak wysyła i odbiera sygnały.

l Płaszczyzna masy: Solidna, dobrze połączona płaszczyzna masy zmniejsza straty promieniowania i zapewnia stabilne odniesienie.

l Dopasowanie impedancji: Dopasuj impedancję anteny do obwodu, aby zatrzymać odbicia sygnału i straty. Użyj sieci dopasowujących lub strojenia stub.

l Pasmo częstotliwości: Częstotliwość robocza określa rozmiar anteny. Użyj równań projektowych i narzędzi symulacyjnych, aby ulepszyć działanie.

l Typy anten: Typowe anteny PCB to anteny monopolowe, płatowe, dipolowe i pętlowe. Każda z nich jest inna.

l Testowanie wydajności: Sprawdź wydajność anteny za pomocą pomiarów S-parametrów, testów wzorca promieniowania i testów dopasowania impedancji.

Wyślij do nas zapytanie