O RF PCB controla a tolerância de largura de linha dentro de ± 0,5mil, com o objetivo principal de bloquear estritamente a impedância característica em cenários de alta frequência, evitando incompatibilidade de impedância, surto de perda, mudança de fase e outros problemas, e garantindo o desempenho e a confiabilidade do link de RF.
Restrições rígidas de controle de impedância
A impedância característica da linha de transmissão central dos circuitos de RF (como linhas microstrip de 50 Ω) é determinada pela largura da linha, espessura dielétrica, espessura do cobre e constante dielétrica, sendo a largura da linha uma das variáveis mais sensíveis.
Testes de engenharia mostraram que para cada desvio de 0,025 mm (aproximadamente 1mil) na largura da linha, a impedância mudará diretamente em 5-6 Ω; Se o desvio da largura da linha for 0,01 mm (cerca de 0,4 mil), a impedância mudará em 2-3 Ω.
As aplicações de nível de RF exigem que a tolerância de impedância seja controlada dentro de ± 3% (ou seja, desvio abaixo da meta de 50 Ω menor ou igual a ± 1,5 Ω), e uma tolerância de largura de linha de ± 0,5mil é suficiente para limitar as flutuações de impedância dentro desta faixa segura e evitar que a impedância exceda o padrão.
Suprimindo a reflexão do sinal e excedendo a taxa de onda estacionária
Mesmo um desvio de impedância de 2 Ω em sistemas de RF pode causar reflexão significativa do sinal, deteriorando diretamente a relação de ondas estacionárias (VSWR).
A incompatibilidade de impedância causada pelo desvio da largura da linha pode refletir parte da potência do sinal de volta à extremidade da transmissão, reduzindo a eficiência da transmissão de energia. Em casos graves, pode até reverter a falha do amplificador de potência e danificar diretamente o chip front-end de RF.
Em cenários de alta frequência, como radar de ondas milimétricas montado em veículo de 77 GHz, o desvio de impedância superior a ± 8% encurtará significativamente a distância de detecção, e uma precisão de largura de linha de ± 0,5mil é o requisito básico para garantir o desempenho da detecção do radar.
Controle o aumento da perda de inserção de alta frequência
Na banda de radiofrequência de GHz, o efeito pelicular faz com que a corrente flua apenas dentro de alguns micrômetros da superfície do condutor, e o efeito do desvio da largura da linha na perda do condutor é fortemente amplificado.
Dados experimentais mostram que na banda de frequência de 77 GHz, para cada desvio de 0,02 mm na largura da linha, a perda do condutor aumentará diretamente em 28%, consumindo um orçamento valioso do link e deteriorando o valor do ruído na extremidade receptora.
A precisão insuficiente da largura da linha também pode levar a um aumento na rugosidade da borda do roteamento, exacerbando ainda mais a perda de espalhamento de sinais de alta frequência e fazendo com que a perda de inserção em 28 GHz exceda em muito o limite do projeto.
Garanta a consistência das fases e o desempenho do circuito
A fiação no RF PCB não é mais apenas uma simples linha de conexão, mas uma parte de componentes passivos, como filtros, divisores de energia, acopladores, etc. O desvio da largura da linha pode alterar diretamente o comprimento elétrico da linha de transmissão.
Em módulos de RF phased array e multicanal, um desvio de largura de linha de ± 0,5mil ou mais pode introduzir mudanças de fase inaceitáveis, interromper a sincronização de fase entre canais e resultar em deslocamento de orientação do feixe e diminuição de ganho.
Para filtros microstrip, exceder a tolerância de largura de linha alterará diretamente o tamanho da unidade ressonante, resultando em uma mudança na frequência central da banda passante e um aumento na perda de inserção na banda, desviando-se completamente dos indicadores de desempenho do projeto de simulação.