Proč je tak obtížné navrhovat VF a mikrovlnné desky plošných spojů?

Pro nejjednodušší vysvětlení: VF a mikrovlnné desky plošných spojů jsou určeny pro provoz na vysokých frekvencích, takže proces návrhu je o něco složitější. Kromě toho, že jsou citlivější na šum signálu, vyžadují vodivý materiál a mají ostré rohy.

VF a mikrovlnné desky jsou určeny k provozu vysokofrekvenčních signálů.

VF a mikrovlnné obvody jsou specializované desky, které jsou určeny pro práci s vysokofrekvenčními signály. Tyto desky jsou často vyrobeny z materiálů s nízkým CTE, díky čemuž jsou stabilnější v podmínkách vysokých teplot. Umožňují také snadné zarovnání více vrstev. Kromě toho se vyznačují strukturou skládání desek z více vrstev, která pomáhá snížit náklady na montáž a maximalizovat výkon. Vysokofrekvenční signály jsou velmi citlivé na šum a konstruktéři musí zajistit, aby jejich desky plošných spojů byly vůči tomuto šumu odolné.

Pro VF desky plošných spojů je nezbytný substrát s vysokou propustností. Relativní permitivita je poměr mezi dielektrickou konstantou a permitivitou vakua. Tato vlastnost je důležitá, protože minimalizuje množství místa potřebného na desce plošných spojů. Kromě toho musí být materiály substrátu stabilní při vysokých i nízkých teplotách a měly by být odolné vůči vlhkosti.

Jsou citlivější na šum signálu

Vysokofrekvenční signálový šum je častým problémem u VF a mikrovlnných desek plošných spojů a konstruktéři musí být obzvláště opatrní, aby jeho účinky omezili. VF a mikrovlnné signály mají mnohem menší toleranci k signálovému šumu než vysokorychlostní digitální signály a musí být tvarovány tak, aby se jeho účinky minimalizovaly. Aby byla zajištěna nepřerušená cesta signálového šumu, měla by být na desce plošných spojů použita zemnící rovina.

Šum signálu může mít na rádiové a mikrovlnné desky řadu negativních účinků. Za prvé, rádiové a mikrovlnné signály jsou citlivější na signálový šum, protože se šíří cestou nejmenšího odporu. Signály s vyššími frekvencemi mají tendenci jít cestou s nízkou indukčností, což může způsobit šum signálu a zvonění. Proto je nezbytné zajistit souvislou zemní rovinu od ovladače k přijímači.

Vyžadují vodivý materiál pro odvádění tepla.

Při napájení desky s plošnými spoji pro rádiové nebo mikrovlnné vlny musí vodivý materiál odvádět vzniklé teplo. Toho se dosahuje podle obecného modelu tepelného toku, kdy teplo proudí od zdroje do oblasti s nižší teplotou. Pro VF aplikace se obvykle používá vodivý materiál, jako je měď, protože má schopnost odvádět teplo beze ztrát.

Dielektrická konstanta (Dk) substrátu DPS určuje, jak dobře odvádí teplo. DPS vyrobené z vodivého materiálu mají nižší hodnotu Dk než desky vyrobené z inertního materiálu. Vysoké hodnoty Dk mají za následek menší plošné spoje.

Vyžadují více pravidel pro navrhování

VF a mikrovlnné desky plošných spojů mají několik pravidel pro navrhování, která je třeba dodržet pro optimální výkon. Například uspořádání VF/mikrovlnné desky plošných spojů musí zohledňovat potřebu impedančního přizpůsobení mezi vodiči, což je při práci s VF kritické. Kromě toho musí uspořádání obvodů také minimalizovat riziko přeslechů, což je výměna energie mezi vodiči.

Dalším důležitým pravidlem při návrhu VF/mikrovlnné desky plošných spojů je, že materiál substrátu musí být schopen absorbovat nízkou vlhkost. To pomůže zmenšit prostor potřebný pro desku plošných spojů. Dalším hlediskem pro materiály substrátu je relativní permitivita, což je poměr dielektrické konstanty a permitivity vakua. V ideálním případě by měla být relativní permitivita materiálů pro VF/mikrovlnné desky plošných spojů dostatečně vysoká, aby umožňovala vysokorychlostní propojení bez ohrožení šířky vedení a tolerance impedance. To vyžaduje pečlivou analýzu předběžných parametrů a materiálů, které by měly být určeny pomocí schématu desky plošných spojů.