في عالم إلكترونيات الترددات العالية (HF) — حيث تعمل شبكات الجيل الخامس ورادار السيارات (77 جيجاهرتز) ومراكز البيانات عالية السرعة — لم تعد لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) مجرد حامل ميكانيكي. إنها مكون حاسم في الدائرة نفسها. في الترددات التي تزيد عن 1 جيجاهرتز، تصبح الحث والسعة والخسارة العازلة الطفيلية عوامل مهيمنة يمكن أن تتسبب في فشل النموذج الأولي في اختبار التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) أو يعاني من معدلات خطأ بت (BER) غير مقبولة.
بصفتي مهندس تطبيقات ميدانية أول في DUXPCB، غالبًا ما أرى تصميمات تبدو مثالية في CAD ولكنها تفشل في الميدان. فيما يلي أهم أخطاء التصميم عالية التردد والاستراتيجيات الهندسية لتجنبها.
الخطأ الأكثر شيوعًا هو استخدام FR-4 القياسي للتطبيقات التي تتجاوز 2-3 جيجاهرتز. في حين أنها فعالة من حيث التكلفة، فإن FR-4 لديه عامل تبديد (Df) مرتفع، مما يؤدي إلى فقدان إشارة مفرط (فقدان الإدخال). علاوة على ذلك، فإن ثابت العزل الكهربائي (Dk) الخاص به غير مستقر عبر التردد أو درجة الحرارة.
| الخاصية | High-Tg FR-4 | Rogers RO4350B | Rogers RO3003 (PTFE) |
|---|---|---|---|
| ثابت العزل الكهربائي (Dk) | 4.2 - 4.6 | 3.48 ± 0.05 | 3.00 ± 0.04 |
| عامل التبديد (Df) | 0.015 - 0.020 | 0.0037 | 0.0010 |
| التوصيل الحراري | 0.3 واط/متر/ك | 0.62 واط/متر/ك | 0.50 واط/متر/ك |
| امتصاص الرطوبة | 0.15% | 0.06% | 0.04% |
| أفضل نطاق تردد | < 1 جيجاهرتز | 1 - 20 جيجاهرتز | حتى 77+ جيجاهرتز |
تستخدم صفائح PCB القياسية قطعة قماش من الألياف الزجاجية المنسوجة. نظرًا لأن Dk للزجاج (~6.0) يختلف اختلافًا كبيرًا عن الراتنج (~3.0)، فإن مسار الإشارة الذي يمر فوق "حزمة" من الزجاج سيرى معاوقة مختلفة عن المسار الذي يمر فوق "فراغ" (الراتنج). يتسبب هذا في انحراف في الأزواج التفاضلية.
غالبًا ما يشير المصممون إلى IPC-2141A لحسابات المعاوقة ولكنهم يفشلون في مراعاة تفاوتات التصنيع.
في الترددات العالية، تنتقل التيارات فقط على "الجلد" الخارجي للنحاس. يصبح تشطيب السطح جزءًا من المسار الموصل.
• ENIG مقابل الفضة الغمر:Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) شائع، لكن طبقة النيكل مغناطيسية ولها موصلية أقل، مما قد يزيد من فقدان الإدخال بمقدار 0.5 ديسيبل/بوصة عند 10 جيجاهرتز.
في اللوحات متعددة الطبقات، تترك الفتحة التي تنتقل من الطبقة 1 إلى الطبقة 2 "عقبًا" (النحاس المتبقي وصولاً إلى الطبقة السفلية). في الترددات العالية، يعمل هذا العقب كمرنان ربع موجة، مما قد "يمتص" الإشارة من المسار بترددات معينة.
عندما تتعاون مع DUXPCB، فإننا نطبق مراجعة تصميم للتصنيع (DFM) مصممة خصيصًا للوحات HF:
هل تحتاج إلى مراجعة فنية لمجموعة HF الخاصة بك؟ اتصل بفريق الهندسة لدينا في DUXPCB. نحن نقدم اختبار TDR (انعكاس المجال الزمني) والتحقق من VNA (محلل شبكة المتجهات) لضمان أداء تصميمك تمامًا كما هو محاكاة.
