Nagyfrekvenciás NYÁK tervezés: Az RF jel teljesítményét befolyásoló tényezők
A tárgyak internete technológiájának elterjedésével egyre gyakoribb, hogy az elektronikus termékek vezeték nélküli kommunikációs funkciókat hordoznak, és a vezeték nélküli kommunikációs technológia a PCB-n lévő RF áramkörre támaszkodik. Sajnos az RF áramkörökre még a NYÁK-tervezők is gyakran megfizethetetlenek, mert óriási tervezési kihívásokkal jár, és professzionális tervezési és szimulációs elemző eszközöket igényel. Emiatt sok éven át a NYÁK RF-részét független tervezők tervezték, akiknek RF-tervezési szakértelme van.
Az RF áramkörtervező mérnök heves művelet után kikerült a 18 harcművészetből, megtervezte az alábbi RF áramköri elrendezést, és a DXF formátumot másolta a PCB elrendezésbe. Nem klassz?
A NYÁK tervezésének eredményeként a Siege Lion importálta az RF áramkör DXF formátumú fájlját, és megállapította, hogy a nyomnak derékszöge és éles sarka van. Azt gondoltam magamban, emmm, ez a rádiófrekvencia valódi víz, és a fizetés magasabb, mint a munkaerő és a tőke, ezért nem szükséges elkerülni az éles letörést és az íveltérést. Értse meg, majd optimalizálja az RF áramkör részének útválasztását
eredmény…
A jövőbeni félreértések elkerülése érdekében a rádiófrekvenciás baktériumok felszólították az elrendezési baktériumokat, miután kiszálltak a munkából, becsukták az ajtót és a kilincset, hogy irányítsák a rádiófrekvenciás NYÁK-tervezés néhány kapcsolódó pontját.
A rádiófrekvenciás áramkör elmélete szerint, amikor a jelkapcsolati vonalon továbbított jel hullámhosszát összehasonlíthatjuk a diszkrét áramköri elem geometriai méretével, a rádiófrekvenciás IC érintkező betétjével, a rádiófrekvenciás jel átviteli vonalával a NYÁK, a rádiófrekvenciás passzív eszköz, a Vias és még a földelt réz is fontos tényezők, amelyek komolyan befolyásolják az RF jelek teljesítményét.
A Microstrip vonal ideális választás a nagyfrekvenciás jel továbbításához a NYÁK-on. Hacsak az IC és az antenna közötti kapcsolattávolság nem nagyon rövid, kérjük, használja a koaxiális kábelt vagy az átviteli vezetéket megfelelő karakterisztikus impedanciával. A nyomtatott áramköri lapon a legjobb az alábbi ábrán bemutatott felépítésű mikroszalagos távvezetéket használni.
A mikroszalag távvezeték tartalmaz egy rögzített szélességű fém nyomot (vezető) és egy közvetlenül a föld alatti területet (szomszédos réteg). Például az 1. réteg (felső fém) nyomai szilárd alapterületet igényelnek a 2. rétegen. A nyom szélessége, a dielektromos réteg vastagsága és a dielektrikum típusa határozza meg a jellemző impedanciát (általában 50Ω vagy 75Ω).
Természetesen a mikrocsík vonal mellett van egy közös távvezeték is a szalag vonal, amint az az alábbi ábrán látható
A szalagvonal rögzített szélességű nyomokat tartalmaz a belső rétegben, valamint a fölötte és alatt található földelési területeket. A vezető elhelyezhető a talaj közepén, vagy rendelkezhet bizonyos eltolással. Ez a módszer alkalmas a belső rádiófrekvenciás útválasztásra.
Mivel a szalagvonal alkalmas RF útválasztásra is, Lao Wu miért mondja, hogy a mikrosávos vonal ideális választás a nagyfrekvenciás jel továbbításához a NYÁK-on?
Legyen szó mikroszálas vonalról vagy szalagvezetékről, mindkettő kiváló teljesítményt nyújt a milliméteres hullámfrekvenciák továbbításában, és a különbség a gyártási költségekben rejlik.
A szalagvezeték-áramkörökhöz képest a mikroszalagos áramköröknek kevesebb feldolgozási lépése van, és az áramköri alkatrészeket könnyebb elhelyezni, ezért könnyebben elő lehet állítani (alacsonyabb gyártási költségek). A mikroszalagos vonalakhoz képest a szalagvezetékek nagyobb szigetelést biztosíthatnak a szomszédos áramkörök számára, és sűrűbb alkatrészelrendezést támogathatnak. Ezenkívül a szalagvezeték-áramkörök nagyon alkalmasak többrétegű áramköri lapok gyártására is, és mindegyik réteg jól elkülöníthető.
A mikroszalag és a szalagvezetékek elektromos tulajdonságait befolyásolja a szigetelőanyag dielektromos állandója és a talajréteg közelsége. A mikroszalag vonalnak csak egy alapsíkja van, míg a szalagvonalnak két alapsíkja van. Mikrocsík-vonalon a tényleges dielektromos állandó, amely befolyásolja a vezető impedanciáját, a szigetelőanyag és az áramkör fölötti levegő relatív dielektromos állandójának összege (egyenlő 1-vel). A szalagvonal effektív dielektromos állandója a vezető felső és alsó aljzatának relatív dielektromos állandóinak összege.
Mint minden nagyfrekvenciás áramkör esetében, az impedancia ellenőrzés alatt tartása is kritikus fontosságú az egyenletes amplitúdójú és fázishatású elektromos teljesítmény eléréséhez. A két távvezeték vezetőinek impedanciája többek között a vezető szélességének, a vezető vastagságának, a szigetelő hordozó vastagságának és az aljzat relatív permittivitásának vagy dielektromos állandójának függvénye. A szalagvezetékeknél nem mindegy, hogy a középvezetõ és a két alapsík közötti távolság egyenlõ-e, vagy a szigetelõk vezetõ fölötti és alatti dielektromos állandói megegyeznek-e (ugyanez igaz a mikroszalagos vonalakra is).
A sávvezetéknek két alapsíkja van, így a sávvezeték 50Ω (vagy bármelyik adott impedancia) vonala vékonyabb, mint a mikrocsík vonal azonos impedanciájú vezetője. Bár a vékonyabb vezetékek nagyobb áramköri sűrűséget támogatnak, a vékonyabb huzalok szigorúbb gyártási tűréseket is igényelnek, és az áramkör teljes hordozójának dielektromos állandójának nagyon konzisztensnek kell lennie. A mikroszalag-vonal egyvégű (kiegyensúlyozatlan) távvezetékének dielektromos vesztesége (amelyet az aljzat disszipációs tényezője határoz meg) kisebb, mint a szalagvezetéké. Ennek oka, hogy a mikroszalag-vonal egyes terepi vonalai a levegőben vannak, és a disszipációs tényező figyelmen kívül hagyható.
Természetesen ennek a két távvezetéknek a teljesítménye majdnem megegyezik a gyártásuk során használt hordozó teljesítményével - a szigetelő hordozóval. Ahogy a használt NYÁK-anyagok, például az FR-4, csökkenthetik a költségeket, ugyanakkor korlátozhatják annak teljesítményét. A különböző mikroszálas vonalak és szalagvezeték-alkalmazások szerint a legmegfelelőbb anyag kiválasztása jobban eljátssza ennek a két távvezetéknek a szerepét. előny.
Mint sok mérnöki döntésnél, a mikroszalag vagy a szalagvezeték választását is mérlegelni fogják. Például a szalagvezeték áramköreinek nagy áramkör-sűrűsége van. Ezért ugyanazon frekvenciafeltételek mellett több anyagréteget, több feldolgozási időt és költséget, valamint nagyobb figyelmet kell fordítaniuk a részletek feldolgozására, mint a mikroszalagos áramköröket.
A közös mikroszalag-vonalakhoz és szalagvezetékekhez képest létezik egy másik típusú rádiófrekvenciás átviteli vonal, amely földelt koplanáris hullámvezeték, amely jobb elkülönítést biztosít a szomszédos rádiófrekvenciás vonalak és más jelvezetékek között. Ez a közeg magában foglalja a középső vezetőt és a földelési területet mindkét oldalon és alul, az alábbiak szerint:
Javasoljuk, hogy a földelt koplanáris hullámvezető mindkét oldalán "kerítéseken" keresztül telepítsék, az alábbi ábrán látható módon. Ez a felülnézet egy példát mutat a földi viaszok telepítésére a felső fém földterületre a köztes vezető mindkét oldalán. A legfelső réteg által okozott hurokáram rövidzárlatot mutat az alatta lévő alapsíkhoz.
A mikroszalag-vonallal összehasonlítva a földelt koplanáris hullámvezetéknek nemcsak a közeg alsó felületén van alapsíkja, hanem a közeg tetején a jeltovábbító vezeték mindkét oldalán van talajsíkja, így nagyobb a földje terület. A koplanáris hullámvezető úgy éri el az elektromos teljesítmény stabilitását, hogy az alapsíkot használja a jelvezeték körbevételére.
A mikrocsík vonal és a földelt koplanáris hullámvezető áramkör átviteli módjai kvázi keresztirányú elektromágneses üzemmódok (kvázi-TEM). A földelt koplanáris hullámvezető áramkör továbbfejlesztett földelő szerkezete miatt megmunkálása bizonyos mértékig bonyolultabb. A mikroszalag-vonallal összehasonlítva a földelt koplanáris hullámvezeték áramköre alacsony diszperzióval rendelkezik. Amikor a frekvencia milliméteres hullámsávra emelkedik, a földelt koplanáris hullámvezető áramkör kisebb sugárzási veszteséggel rendelkezik, mint a mikroszalagos vezeték áramköre.
A továbbfejlesztett földelő szerkezetnek köszönhetően a földelt koplanáris hullámvezető áramkör szélesebb tényleges sávszélességgel és nagyobb impedancia tartománygal rendelkezik, mint a mikroszalag áramkör. A mikroszalag áramkör szerkezete azonban viszonylag robusztus, és egyszerű alsó földi áramköri szerkezete könnyen feldolgozható. Ezenkívül a mikroszalag áramkör teljesítménye nem érzékeny az áramkör feldolgozási tényezőire, és áramkörének teljesítményét kevésbé befolyásolja a vezető / rés maratás és a vezető vastagságának különbsége.
Az RF áramkör elrendezésének éles hajlításait kifejezetten a távvezeték hajlításának kompenzálására tervezték.
Ha a távvezetéknek a kábelezési kényszerek miatt meg kell hajlania (irányt kell változtatnia), akkor az alkalmazott hajlítási sugárnak legalább a közbenső vezető szélességének háromszorosának kell lennie. Más szavakkal:
Hajlítási sugár ≥ 3 × (vonalszélesség).
Ez minimalizálja a sarok jellemző impedancia változását.
Ha lehetetlen fokozatos hajlítást elérni, akkor az átviteli vonal derékszögben hajlítható (nem ívelt), az alábbi ábra szerint. Ezt azonban kompenzálni kell, hogy csökkentse az impedancia hirtelen változását, amelyet a hajlítási ponton való áthaladáskor a helyi effektív vonal szélességének növekedése okoz.
Másik termék:
