Para resolver o problema de perda de sinal de placas de circuito PCB de alta frequência, é necessário implementar de forma síncrona três dimensões principais: seleção de material, otimização de projeto e controle de processo, a fim de controlar perdas específicas de alta frequência, como perda dielétrica e perda de condutor dentro da faixa alvo.
Seleção de material principal e plano de redução de perdas
Seleção de substrato de baixa perda: Substratos de alta frequência com valor Df menor ou igual a 0,005, como placas da série Rogers RO4350B e PTFE, são preferidos para substituir FR-4 comum (Df maior ou igual a 0,02) e reduzir a perda dielétrica da raiz.
Controle a rugosidade da folha de cobre: Usando folha de cobre de baixo perfil (HVLP), a rugosidade da superfície é controlada dentro de 0,2 μm, o que pode reduzir a perda do condutor causada pelo efeito pelicular em mais de 30% na banda de frequência de onda milimétrica.
Parâmetros de estabilidade do material correspondentes: Selecione placas com tolerância Dk menor ou igual a ± 0,1 e taxa de absorção de água abaixo de 0,1% para evitar mudanças repentinas na constante dielétrica causadas por ambientes úmidos ou flutuações de temperatura, que podem levar a perda adicional de sinal.
Esquema de otimização e redução de perdas para projeto de circuito
Correspondência estrita de impedância: Calculando com precisão a largura da linha, o espaçamento entre linhas e a espessura dielétrica por meio de simulação eletromagnética, o controle contínuo das impedâncias alvo, como 50 Ω de extremidade única e diferencial de 100 Ω, pode ser alcançado, com tolerâncias de impedância controladas dentro de ± 10% para evitar perda de energia causada pela reflexão do sinal.
Otimize a estrutura da fiação: As linhas de sinal de alta frequência devem ser tão curtas e retas quanto possível, usando cantos de arco circular ou de 45 graus em vez de cantos em ângulo reto para reduzir a distorção do sinal causada por indutância adicional nos cantos; Organize sinais-de alta frequência na camada interna perto do plano de aterramento completo e use blindagem do plano de aterramento para reduzir as perdas de radiação.
Melhore o projeto de aterramento e refluxo: adote tecnologia de aterramento multi-ponto para fornecer um caminho de refluxo de baixa impedância para correntes de-alta frequência, evitando perdas adicionais causadas por flutuações de potencial de terra; Coloque capacitores de desacoplamento próximos aos pinos de alimentação do chip para filtrar ruídos de alta-frequência nas linhas de alimentação.
Controle do processo de fabricação e plano de redução de perdas
Controle rigorosamente a precisão da linha: certifique-se de que a tolerância da largura e do espaçamento da linha seja controlada dentro de ± 0,5mil, evite mudanças repentinas na impedância da linha e reduza as perdas locais durante a transmissão do sinal.
Otimize o alinhamento entre camadas: o desvio de alinhamento entre camadas de placas multi{0}}camadas é controlado dentro de ± 2mil para garantir a sobreposição entre a camada de sinal e o plano de aterramento de referência e para evitar descontinuidade de impedância causada pelo deslocamento do plano de referência.
Tratamento superficial de baixas perdas: Deve ser dada prioridade a processos de tratamento superficial com baixa rugosidade superficial, como deposição de prata e ouro, para evitar a introdução de perdas adicionais nos condutores na faixa de alta frequência devido a camadas espessas de óxido ou superfícies de alta rugosidade.