Miért olyan nehéz az RF és mikrohullámú NYÁK tervezése?

A legegyszerűbb magyarázat szerint az RF és mikrohullámú NYÁK-okat magas frekvenciákon való működésre tervezik, így a tervezési folyamat egy kicsit összetettebb. Amellett, hogy érzékenyebbek a jelzajra, vezető anyagot igényelnek és éles sarkokkal rendelkeznek.

Az RF és mikrohullámú áramköröket nagyfrekvenciás jelek működtetésére tervezték.

Az RF és mikrohullámú áramköri lapok olyan speciális lapok, amelyeket nagyfrekvenciás jelek működtetésére terveztek. Ezek a lapok gyakran alacsony CTE-értékű anyagokból készülnek, ami stabilabbá teszi őket magas hőmérsékletű körülmények között. Emellett lehetővé teszik a több réteg könnyű összehangolását is. Ezenkívül többrétegű lapfelépítéssel rendelkeznek, ami segít csökkenteni az összeszerelési költségeket és maximalizálni a teljesítményt. A nagyfrekvenciás jelek nagyon érzékenyek a zajra, és a tervezőknek biztosítaniuk kell, hogy áramköri lapjaik ellenálljanak ennek a zajnak.

A nagy áteresztőképességű szubsztrát elengedhetetlen az RF PCB-khez. A relatív áteresztőképesség a dielektromos állandó és a vákuum áteresztőképesség aránya. Ez a tulajdonság azért fontos, mert minimalizálja az áramköri lapon szükséges helyigényt. Ezenkívül a szubsztrátanyagoknak magas és alacsony hőmérsékleten is stabilnak kell lenniük, és ellen kell állniuk a nedvességnek.

Érzékenyebbek a jelzajra

A nagyfrekvenciás jelzaj gyakori probléma az RF és mikrohullámú NYÁK-oknál, és a tervezőknek különösen ügyelniük kell a hatásainak csökkentésére. Az RF és mikrohullámú jelek sokkal kevésbé tolerálják a jelzajt, mint a nagysebességű digitális jelek, és úgy kell alakítani őket, hogy minimalizálják annak hatásait. A jelzaj útjának zavartalanságát biztosítandó, az áramköri lapon földsíkot kell használni.

A jelzajnak számos negatív hatása lehet a rádió- és mikrohullámú áramkörökre. Először is, az RF és mikrohullámú jelek érzékenyebbek a jelzajra, mivel a legkisebb ellenállású útvonalon haladnak. A magasabb frekvenciájú jelek általában alacsony induktivitású utakon haladnak, ami jelzajt és csengést okozhat. Ezért létfontosságú, hogy a meghajtótól a vevőig folyamatos földsíkot biztosítson.

Vezető anyagra van szükségük a hő elvezetéséhez.

Amikor egy RF vagy mikrohullámú nyomtatott áramköri lapra áramot kapcsolnak, a vezető anyagnak el kell vezetnie a keletkező hőt. Ez az általános hőáramlási modell szerint történik, ahol a hő a forrásból az alacsonyabb hőmérsékletű területre áramlik. RF alkalmazásokhoz általában vezető anyagot, például rezet használnak, mivel az képes veszteség nélkül elvezetni a hőt.

A PCB szubsztrát dielektromos állandója (Dk) határozza meg, hogy mennyire jól vezeti el a hőt. A vezető anyagból készült NYÁK-ok Dk értéke alacsonyabb, mint az inert anyagból készülteké. A magas Dk értékek kisebb PCB-ket eredményeznek.

Több tervezési szabályt igényelnek

Az RF és mikrohullámú nyomtatott áramköröknek több tervezési szabálya van, amelyeket az optimális teljesítmény érdekében be kell tartani. Például egy RF/mikrohullámú NYÁK elrendezésénél figyelembe kell venni a vezetékek közötti impedanciaillesztés szükségességét, ami kritikus, ha RF-vel van dolgunk. Ezenkívül az áramköri elrendezésnek minimalizálnia kell a keresztbeszólás kockázatát is, ami a vezetők közötti energiacserét jelenti.

Egy másik fontos szabály az RF/mikrohullámú nyomtatott áramkörök tervezésekor, hogy a hordozóanyagnak képesnek kell lennie az alacsony páratartalom elnyelésére. Ez segít csökkenteni az áramköri laphoz szükséges helyigényt. A hordozóanyagok másik szempontja a relatív permittivitás, amely a dielektromos állandó és a vákuum permittivitás aránya. Ideális esetben az RF/mikrohullámú nyomtatott áramköri lapok anyagainak relatív permittivitása elég magas ahhoz, hogy lehetővé tegye a nagy sebességű összeköttetéseket anélkül, hogy a vezetékszélesség és az impedanciatűrések veszélybe kerülnének. Ez az előzetes paraméterek és anyagok gondos elemzését igényli, amelyet áramköri diagram segítségével kell meghatározni.