Para resolver el problema de pérdida de señal de las placas de circuitos PCB de alta-frecuencia, es necesario implementar sincrónicamente tres dimensiones centrales: selección de materiales, optimización del diseño y control de procesos, para controlar las pérdidas específicas de alta frecuencia, como las pérdidas dieléctricas y las pérdidas de conductores dentro del rango objetivo.
Plan de selección de materiales básicos y reducción de pérdidas.
Selección de sustrato de baja pérdida: se prefieren sustratos de alta frecuencia con un valor Df menor o igual a 0,005, como las placas de la serie Rogers RO4350B y PTFE, para reemplazar el FR-4 ordinario (Df mayor o igual a 0,02) y reducir la pérdida dieléctrica desde la raíz.
Controle la rugosidad de la lámina de cobre: utilizando una lámina de cobre de bajo perfil (HVLP), la rugosidad de la superficie se controla dentro de 0,2 μm, lo que puede reducir la pérdida del conductor causada por el efecto superficial en más del 30% en la banda de frecuencia de onda milimétrica.
Parámetros de estabilidad del material coincidentes: seleccione placas con una tolerancia Dk inferior o igual a ± 0,1 y una tasa de absorción de agua inferior al 0,1% para evitar cambios repentinos en la constante dieléctrica causados por ambientes húmedos o fluctuaciones de temperatura, que pueden provocar una pérdida de señal adicional.
Esquema de optimización y reducción de pérdidas para el diseño de circuitos.
Estricta coincidencia de impedancias: al calcular con precisión el ancho de línea, el espaciado de líneas y el espesor dieléctrico mediante simulación electromagnética, se puede lograr un control continuo de las impedancias objetivo, como 50 Ω de un solo extremo y 100 Ω diferencial, con tolerancias de impedancia controladas dentro de ± 10 % para evitar la pérdida de energía causada por la reflexión de la señal.
Optimice la estructura del cableado: las líneas de señal de alta frecuencia deben ser lo más cortas y rectas posible, utilizando esquinas de arco circular o de 45 grados en lugar de esquinas en ángulo recto para reducir la distorsión de la señal causada por la inductancia adicional en las esquinas; Organice las señales de alta-frecuencia en la capa interna cerca del plano de tierra completo y utilice blindaje del plano de tierra para reducir las pérdidas por radiación.
Mejorar el diseño de conexión a tierra y reflujo: adoptar tecnología de conexión a tierra multi-punto para proporcionar una ruta de reflujo de baja impedancia para corrientes de alta-frecuencia, evitando pérdidas adicionales causadas por fluctuaciones potenciales de tierra; Coloca condensadores de desacoplamiento cerca de los pines de alimentación del chip para filtrar el ruido de alta-frecuencia en las líneas eléctricas.
Plan de control de procesos de fabricación y reducción de pérdidas.
Controle estrictamente la precisión de la línea: asegúrese de que la tolerancia del ancho y el espaciado de la línea se controle dentro de ± 0,5 mil, evite cambios repentinos en la impedancia de la línea y reduzca las pérdidas locales durante la transmisión de la señal.
Optimice la alineación entre capas: la desviación de la alineación entre capas de placas multi-capas se controla dentro de ± 2 mil para garantizar la superposición entre la capa de señal y el plano de tierra de referencia, y para evitar la discontinuidad de impedancia causada por el desplazamiento del plano de referencia.
Tratamiento de superficies con bajas pérdidas: se debe dar prioridad a los procesos de tratamiento de superficies con baja rugosidad superficial, como la deposición de plata y oro, para evitar la introducción de pérdidas adicionales en los conductores en el rango de alta frecuencia debido a capas gruesas de óxido o superficies de alta rugosidad.