Belangrijkste Productie-eisen voor Hoogfrequente Draadloze Communicatie PCB's

U staat onder toenemende druk om gelijke tred te houden met de nieuwe behoeften op het gebied van draadloze communicatie. Hoogfrequente PCB's groeien sneller dan gewone PCB's vanwege de opkomst van 5G-netwerken en nieuwe IoT-toepassingen. Deze hoogfrequente ontwerpen gebruiken PTFE- en Rogers-laminaten in plaats van standaard FR4-platen. Deze materialen verminderen signaalverlies met wel 40% en verbeteren de gegevensoverdracht. LT CIRCUIT is een vertrouwde partner die geavanceerde productoplossingen aanbiedt die helpen sterke en betrouwbare signalen te behouden. Ze zorgen er ook voor dat u compliant blijft in dit snel evoluerende draadloze communicatieveld.

Belangrijkste punten

# Kies speciale materialen zoals PTFE- of Rogers-laminaten. Deze helpen signaalverlies te verminderen en draadloze communicatie te verbeteren.

# Beheer de impedantie door de spoorbreedte en -afstand op elkaar af te stemmen. Dit houdt signalen sterk en helpt fouten te voorkomen.

# Gebruik exacte productiemethoden zoals geavanceerd etsen en zorgvuldig boren. Dit helpt bij het maken van hoogfrequente PCB's die goed werken.

# Volg strikte kwaliteitscontrole en -tests, zoals EMC- en FCC-normen. Dit zorgt ervoor dat uw apparaat correct werkt en de regels volgt.

# Behandel warmte en signaalverlies met goede thermische ontwerpen en materialen met weinig verlies. Dit houdt uw PCB stabiel en helpt hem langer mee te gaan.

Materialen

Substraten

Het kiezen van het juiste substraat helpt uw PCB goed te werken in draadloze communicatie. Elk materiaal heeft zijn eigen voordelen voor hoogfrequente ontwerpen. De onderstaande tabel geeft een overzicht van veelvoorkomende substraatmaterialen en wat ze speciaal maakt:

Opmerking: In 2024 is de regio Azië-Pacific de topmarkt voor hoogfrequente PCB-substraten, met meer dan 48% van de markt.

Diëlektrische eigenschappen

Diëlektrische eigenschappen zijn erg belangrijk voor het verzenden van signalen, vooral boven 10 GHz. U wilt materialen met lage diëlektrische constanten (Dk) en lage dissipatiefactoren (Df). Deze helpen signalen sterk te houden en verlies te verminderen. Rogers-materialen hebben Dk-waarden van 3,38 tot 3,55 en Df zo laag als 0,002. Isola-materialen hebben een iets hogere Dk en Df, dus er is iets meer signaalverlies, maar ze zijn gemakkelijker te maken. Teflon-gebaseerde substraten hebben de laagste Dk en Df, dus ze zijn het beste voor zeer hoogfrequente toepassingen.

Experts zeggen dat u materialen moet gebruiken met een Df onder 0,005 bij 10 GHz. Dit houdt signaalverlies en warmte laag, wat erg belangrijk is voor draadloze communicatie.

Thermisch beheer

Hoogfrequente PCB's worden heter dan gewone PCB's. U moet deze warmte beheersen om ervoor te zorgen dat uw bord goed blijft werken. PCB's met een metalen kern, zoals die met aluminium of koper, voeren warmte snel af. Ze hebben thermische geleidbaarheden van 5 tot 400 W/mK. Dit is veel beter dan FR4, dat slechts tot 0,4 W/mK gaat. Het gebruik van PCB's met een metalen kern helpt uw bord snel af te koelen. Dit is belangrijk voor zaken als draadloze routers, basisstations en satellieten.

IPC-2221-normen helpen u materialen te kiezen met een lage diëlektrische constante, hoge thermische geleidbaarheid, lage vochtopname en sterke mechanische sterkte. Als u deze normen volgt, zal uw PCB goed werken voor hoogfrequente draadloze communicatie.

Ontwerp

Impedantiecontrole

Het hebben van de juiste impedantie is erg belangrijk voor hoogfrequente draadloze communicatie. U moet ervoor zorgen dat PCB-sporen overeenkomen met de standaardimpedantie van het systeem, die meestal 50 Ohmis. Dit helpt signaalreflecties en vermogensverlieste voorkomen. Als de impedantie niet overeenkomt, kunnen signalen terugkaatsen. Dit veroorzaakt ringing en datafouten. Deze problemen worden erger naarmate de frequentie toeneemt. U kunt deze problemen stoppen door sporen met gecontroleerde impedantie te gebruiken. Zorg ervoor dat de bron, de ontvanger en de sporen allemaal dezelfde impedantie hebben.

Industriële regels zeggen dat u de impedantietolerantie moet houden tussen ±1% en ±2% voor hoogfrequente draadloze PCB-sporen. Deze nauwkeurige controle houdt signalen sterk en systemen goed werkend.

Als de impedantie niet overeenkomt in hoogfrequente PCB-sporen, kaatsen signalen terug en worden ze zwakker. Dit schaadt de signaalkwaliteit. Onderdelen en sporen zijn gemaakt voor een bepaalde impedantie om dit te voorkomen. Wanneer de frequentie toeneemt, wordt het invoegverlies veel erger als de impedantie niet overeenkomt. Het goed afstemmen van de impedantie houdt reflecties en vermogensverlies laag. Dit helpt signalen helder te houden in draadloze communicatie.

Signaalintegriteit

Signaalintegriteit betekent dat signalen sterk en helder blijven terwijl ze over de PCB bewegen. Hoogfrequente signalen kunnen problemen hebben zoals overspraak, transmissievertraging en kloktimingfouten. Overspraak treedt op wanneer signalen op nabijgelegen sporen elkaar verstoren. U kunt overspraak verminderen door sporen verder uit elkaar te plaatsen. Het gebruik van differentiële signalering en beschermsporen helpt ook.

Tip: Maak spoorafstand minimaal drie keer de spoorbreedte om overspraak en interferentie te verminderen.

Transmissievertraging kan timingfouten en ruis veroorzaken. Als sporen niet dezelfde lengte hebben, komen signalen op verschillende tijdstippen aan. Dit verstoort de kloktiming. U kunt dit oplossen door spoorlengtes af te stemmen met serpentinepatronen. Probeer zo min mogelijk vias te gebruiken. Plaats overgangsvias dicht bij signaalvias wanneer signalen van referentievlak veranderen. Gebruik simulatietools om problemen met de signaalintegriteit te vinden en op te lossen voordat u het bord maakt.

EMI/EMC

Elektromagnetische interferentie (EMI) en elektromagnetische compatibiliteit (EMC) zijn grote problemen in draadloze communicatie. EMI kan ruis veroorzaken en signaalverlies veroorzaken. EMC zorgt ervoor dat uw PCB andere apparaten niet verstoort. U kunt EMI verminderen en EMC behouden door deze lay-outtips te volgen:

1. Plaats vergelijkbare onderdelen (analoog en digitaal) in afzonderlijke groepen om overspraak te verminderen.

2. Plaats ontkoppelcondensatoren dicht bij voedingspinnen om hoogfrequente ruis te blokkeren.

3. Houd signaalsporen kort en recht zodat ze niet als antennes fungeren.

4. Houd gecontroleerde impedantie voor belangrijke signalen.

5. Gebruik geen scherpe hoeken; gebruik hoeken van 45 graden of rondingen.

6. Gebruik differentiële paren voor snelle signalen.

7. Plaats massieve aardvlakken onder signaallagen.

8. Splits geen aardvlakken om EMI-lussen te stoppen.

9. Plaats aardvias dicht bij de pinnen van de onderdelen.

10. Bedek gevoelige gebieden met metalen afschermingen of geaarde koperen gietingen.

11. Maak lusgebieden in stroom- en signaalpaden zo klein mogelijk.

Opmerking: Houd RF- en digitale secties gescheiden op de PCB om isolatie te bevorderen en EMI te verminderen. Gebruik meerlaagse stack-ups om paden met lage impedantie te bieden en elektromagnetische emissies te verminderen.

Antenne-integratie

Antenne-integratie is een zeer belangrijk onderdeel van het hoogfrequente draadloze PCB-ontwerp. De vorm, grootte en lay-out van de antenne veranderen hoe goed uw apparaat signalen verzendt en ontvangt. U moet aan deze dingen denken:

l Antennegeometrie: De vorm en grootte van de antenne bepalen hoe deze signalen verzendt en ontvangt.

l Aardvlak: Een massief, goed aangesloten aardvlak vermindert stralingsverliezen en zorgt voor een stabiele referentie.

l Impedantie-aanpassing: Stem de antenne-impedantie af op het circuit om signaalreflecties en -verlies te stoppen. Gebruik aanpassingsnetwerken of stub-tuning.

l Frequentieband: De werkfrequentie bepaalt de antennegrootte. Gebruik ontwerpgelijkheden en simulatietools om het beter te laten werken.

l Antennetypes: Veelvoorkomende PCB-antennes zijn monopool-, patch-, dipool- en lusantennes. Elk is anders.

l Prestatietests: Controleer de antenneprestaties met S-parametermetingen, stralingspatroontests en impedantie-aanpassingstests.

U kunt materialen zoals goud of zilver gebruiken om antennes beter te laten werken en roest te voorkomen. 

Stuur uw vraag rechtstreeks naar ons