ເຈາະເລິກເຂົ້າໄປໃນການອອກແບບ PCB RF: ຈາກພື້ນຖານໄປສູ່ນະວັດຕະກໍາທີ່ທັນສະໄໝ
ໃນຖານະທີມງານມືອາຊີບທີ່ມີຄວາມເລິກເຊິ່ງໃນການອອກແບບ PCB, ອຸດົມສົມບູນ ມີຄວາມສຸກ ຢ່າງເຕັມທີ່ໄດ້ມຸ່ງໝັ້ນທີ່ຈະສະໜອງເຕັກໂນໂລຊີ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂຊັ້ນນຳໃຫ້ແກ່ອຸດສາຫະກຳ. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາສະໜອງການວິເຄາະທີ່ຄົບຖ້ວນກ່ຽວກັບ ການອອກແບບ PCB RF, ແບ່ງປັນປະສົບການ ແລະ ຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງກວ້າງຂວາງຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບເຕັກນິກຂັ້ນສູງສຳລັບວິສະວະກອນ PCB.
1. ເຂົ້າໃຈລັກສະນະວົງຈອນ RF ແລະເປົ້າໝາຍການອອກແບບ
(1) ລັກສະນະຂອງວົງຈອນ RF
ວົງຈອນ RF ເຮັດວຽກຢູ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີຄວາມຖີ່ສູງ, ເຮັດໃຫ້ລັກສະນະການສົ່ງສັນຍານຂອງພວກມັນມີຄວາມຊັບຊ້ອນຫຼາຍກ່ວາວົງຈອນແບບດັ້ງເດີມຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ເຄື່ອງມືຈຳລອງມາດຕະຖານເຊັ່ນ ເຄື່ອງເທດມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການວິເຄາະວົງຈອນ RF ຢ່າງຖືກຕ້ອງຍ້ອນປັດໃຈຕ່າງໆເຊັ່ນ: ຄວາມຍາວຄື້ນສັ້ນ, ຜົນກະທົບຂອງສາຍສົ່ງ, ການສະທ້ອນ, ການຫັກເຫ, ແລະ ການເຊື່ອມຕໍ່.
ຂັ້ນສູງ ຊອບແວ EDA, ເຊັ່ນວ່າ ADS (ລະບົບອອກແບບຂັ້ນສູງ) ແລະ HFSS (ຕົວຈຳລອງໂຄງສ້າງຄວາມຖີ່ສູງ), ນຳໃຊ້ອັລກໍຣິທຶມທີ່ຊັບຊ້ອນເຊັ່ນ ວິທີການດຸ່ນດ່ຽງປະສານສຽງ ແລະ ການຄາດຄະເນເພື່ອຈຳລອງວົງຈອນ RF ດ້ວຍຄວາມແມ່ນຍຳສູງ. ກ່ອນທີ່ຈະນຳໃຊ້ເຄື່ອງມືເຫຼົ່ານີ້, ການເຂົ້າໃຈລັກສະນະທີ່ສຳຄັນຂອງວົງຈອນ RF ແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນ.
ຕົວຢ່າງ:
●ຜົນກະທົບທາງຜິວໜັງ:ໃນຄວາມຖີ່ສູງ, ກະແສໄຟຟ້າມັກຈະໄຫຼຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງຕົວນຳ, ເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານ ແລະ ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນນະພາບການສົ່ງສັນຍານ.
●ຄວາມຕ້ານທານຂອງສາຍສົ່ງ:ສິ່ງນີ້ໄດ້ຮັບອິດທິພົນຈາກ ຄວາມຖີ່ຂອງສັນຍານ, ຄວາມຍາວຂອງຮ່ອງຮອຍ, ແລະ ວັດສະດຸໄດອີເລັກຕຣິກ, ສົ່ງຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ການສະທ້ອນສັນຍານ ແລະ ປະສິດທິພາບການສົ່ງສັນຍານ.
(2) ເປົ້າໝາຍການອອກແບບ PCB RF
1. ເປົ້າໝາຍການອອກແບບເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານ
ການອອກແບບຕົວສົ່ງສັນຍານຕ້ອງສົມດຸນ ປະສິດທິພາບພະລັງງານ ແລະ ຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານ:
●ຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານໃນຂະນະທີ່ການຮັບປະກັນພະລັງງານສົ່ງຕໍ່ທີ່ພຽງພໍແມ່ນມີຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍ, ໂດຍສະເພາະສໍາລັບ ອຸປະກອນມືຖື ແລະ ການສື່ສານຜ່ານດາວທຽມ.
●ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານຕ້ອງ ບໍ່ແຊກແຊງດ້ວຍຊ່ອງທາງທີ່ຢູ່ຕິດກັນ. ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງຕ້ອງໄດ້ຮັບການຄວບຄຸມຢ່າງແນ່ນອນສຳລັບ ພະລັງງານຜົນຜະລິດ ແລະ ຄວາມເປັນເສັ້ນຊື່ເພື່ອປ້ອງກັນການບິດເບືອນສັນຍານ ແລະ ການແຊກແຊງຊ່ອງທາງທີ່ຢູ່ຕິດກັນ.
2. ເປົ້າໝາຍການອອກແບບຕົວຮັບ
ການອອກແບບຕົວຮັບຕ້ອງບັນລຸຈຸດປະສົງຫຼັກສາມຢ່າງຄື:
●ຄວາມອ່ອນໄຫວສູງ:ເຄື່ອງຮັບສັນຍານຄວນກູ້ຄືນສັນຍານປ້ອນຂໍ້ມູນທີ່ອ່ອນແອໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ເຊິ່ງມັກຈະຕໍ່າເທົ່າກັບ 1µVການຄວບຄຸມສຽງລົບກວນແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍ, ເຊິ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີ ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງລົບກວນຕ່ຳ (LNAs) ແລະ ຮູບແບບວົງຈອນທີ່ດີທີ່ສຸດ.
●ການປະຕິເສດການແຊກແຊງທີ່ມີປະສິດທິພາບ:ຕົວກອງ ແລະ ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງວົງຈອນຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກໍາຈັດສັນຍານນອກແຖບຄວາມຖີ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າທີ່ສັບສົນ.
●ການໃຊ້ພະລັງງານຕໍ່າ:ນີ້ແມ່ນສິ່ງຈຳເປັນເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການດ້ານປະສິດທິພາບພະລັງງານໂດຍລວມໃນລະບົບ RF.
2. ອົງປະກອບຫຼັກຂອງການອອກແບບ PCB RF
(1) ການເລືອກວັດສະດຸ
ການເລືອກສິ່ງທີ່ຖືກຕ້ອງ ວັດສະດຸພື້ນຖານແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບ ວົງຈອນ RFປະສິດທິພາບ. ພາລາມິເຕີຫຼັກປະກອບມີ:
1. ຄ່າຄົງທີ່ໄດເອເລັກຕຣິກ (Dk):
●ມີຜົນກະທົບ ຄວາມຕ້ານທານ ແລະ ຄວາມໄວໃນການແຜ່ກະຈາຍສັນຍານ.
●ຄວາມໝັ້ນຄົງແມ່ນສຳຄັນຫຼາຍ—ການປ່ຽນແປງຂອງ Dk ເລັກນ້ອຍສາມາດນຳໄປສູ່ຄວາມບໍ່ກົງກັນຂອງຄວາມຕ້ານທານ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດ ການສະທ້ອນ ແລະ ການຫຼຸດຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງສັນຍານ.
●ຕົວຢ່າງ: ໂຣເຈີສ RO4350Bສະເໜີປະສິດທິພາບຄວາມຖີ່ສູງທີ່ໝັ້ນຄົງ, ເຮັດໃຫ້ມັນເໝາະສົມສຳລັບ ສະຖານີຖານ 5G ແລະ ການສື່ສານຜ່ານດາວທຽມ.
2. ປັດໄຈການກະຈາຍ (Df):
●ກຳນົດ ການສູນເສຍພະລັງງານໃນລະຫວ່າງການສົ່ງສັນຍານ.
●ວັດສະດຸ Df ຕ່ຳ(ຕົວຢ່າງ: ຊັ້ນຮອງພື້ນທີ່ມີ PTFE) ຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍສັນຍານ, ປັບປຸງປະສິດທິພາບໃນ ການໃຊ້ໄມໂຄເວຟ.
3. ຄ່າສຳປະສິດຂອງການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນ (CTE):
●ຜົນກະທົບ ສະຖຽນລະພາບຂອງມິຕິໃນລະຫວ່າງອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
●ຄ່າ CTE ທີ່ບໍ່ກົງກັນສາມາດເຮັດໃຫ້ ຮອຍແຕກຂອງຂໍ້ຕໍ່ເຊື່ອມ ແລະ ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງວົງຈອນໃນແອັບພລິເຄຊັນຕ່າງໆເຊັ່ນ ເອເລັກໂຕຣນິກດ້ານການບິນ ແລະ ຍານຍົນ.
(2) ການຄວບຄຸມຄວາມຕ້ານທານ
ການຈັບຄູ່ຄວາມຕ້ານທານແມ່ນລັກສະນະຫຼັກຂອງການອອກແບບ PCB RF. ຄວາມຕ້ານທານຂອງສາຍສົ່ງມາດຕະຖານປະກອບມີ 50Ω ແລະ 75Ω, ດ້ວຍຄວາມທົນທານທີ່ເຂັ້ມງວດຂອງ ± 5% ຫຼືແມ້ກະທັ້ງ ± 3%.
ການຄວບຄຸມຄວາມຕ້ານທານທີ່ຊັດເຈນຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຄິດໄລ່ຢ່າງລະມັດລະວັງຂອງ:
●ຄວາມກວ້າງ ແລະ ໄລຍະຫ່າງຂອງຮ່ອງຮອຍ
ຄວາມໜາຂອງໄດອີເລັກຕຣິກ
●ຄວາມໜາຂອງແຜ່ນທອງແດງ
ອີງຕາມ IPC-2251ໂຄງສ້າງການສົ່ງສັນຍານ RF ທີ່ສຳຄັນລວມມີ ເສັ້ນໄມໂຄຣສະຕຣິບ, ເສັ້ນແຖບ, ແລະ ຄື້ນນຳທາງຮ່ວມລະນາບຕົວຢ່າງ, ສູດຄວາມຕ້ານທານຂອງເສັ້ນໄມໂຄຣສະຕຣິບແມ່ນ:
Z0=87εr+1.41ln(5.98h0.8w+t)Z_0 = \frac{87}{\sqrt{\varepsilon_r + 1.41}} \ln\left(\frac{5.98h}{0.8w + t}\right)Z0=εr+1.4187ln(0.8w+t5.98h)
ຢູ່ໃສ ກັບ₀ແມ່ນຄວາມຕ້ານທານລັກສະນະ, εrແມ່ນຄ່າຄົງທີ່ໄດອີເລັກຕຣິກ, ຮແມ່ນຄວາມໜາຂອງຊັ້ນຮອງພື້ນ, ໃນແມ່ນຄວາມກວ້າງຂອງຮ່ອງຮອຍ, ແລະ ທແມ່ນຄວາມໜາຂອງທອງແດງ.
(3) ການອອກແບບຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ທາງໄຟຟ້າແມ່ເຫຼັກ (EMC)
1. ການຄວບຄຸມການແຊກແຊງທາງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (EMI)
ແຫຼ່ງ EMI ທົ່ວໄປໃນ RF PCB ປະກອບມີ:
●ສ່ວນປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ
●ຮ່ອງຮອຍສັນຍານຄວາມໄວສູງ
●ລະບົບໄຟຟ້າ
ຍຸດທະສາດການຫຼຸດຜ່ອນ EMI ທີ່ມີປະສິດທິພາບ:
●ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຮູບແບບວົງຈອນ:ແຍກຕ່າງຫາກ ວົງຈອນພະລັງງານສູງ ແລະ ພະລັງງານຕ່ຳເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການແຊກແຊງ.
●ເຕັກນິກການຕໍ່ສາຍດິນ:ໃຊ້ ການຕໍ່ສາຍດິນຫຼາຍຈຸດ, ຈຸດດຽວ, ຫຼື ການຕໍ່ສາຍດິນແບບປະສົມເພື່ອໃຫ້ ເສັ້ນທາງກັບຄືນທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານຕ່ຳ.
●ເຕັກນິກການປ້ອງກັນ:ຈັດຕັ້ງປະຕິບັດ ກ່ອງປ້ອງກັນໂລຫະເພື່ອສະກັດກັ້ນການປ່ອຍອາຍພິດແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ.
2. ການອອກແບບຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ໄຟຟ້າແມ່ເຫຼັກ (EMS)
ການປັບປຸງ EMS ຮັບປະກັນວ່າວົງຈອນຕ້ານທານການແຊກແຊງຈາກພາຍນອກ:
●ຫຼຸດຜ່ອນພື້ນທີ່ວົງຈອນສັນຍານເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງລົບກວນທີ່ເກີດຂຶ້ນ.
●ວາງອົງປະກອບຕົວກອງຢ່າງມີຍຸດທະສາດ(ຕົວເກັບປະຈຸ, ຕົວຊັກນຳ) ເພື່ອສະກັດກັ້ນສັນຍານທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ.
●ໃຊ້ຕົວເກັບປະຈຸແບບແຍກຕົວຢູ່ທີ່ຂາພະລັງງານເພື່ອສະຖຽນລະພາບການສົ່ງພະລັງງານ ແລະ ກັ່ນຕອງສຽງລົບກວນຄວາມຖີ່ສູງ.
3. ຂະບວນການອອກແບບ PCB RF ແລະການປະຕິບັດທີ່ດີທີ່ສຸດ
(1) ການອອກແບບແຜນຜັງ
ມີໂຄງສ້າງທີ່ດີ ແຜນວາດເປັນພື້ນຖານຂອງການອອກແບບ RF PCB.
●ການເລືອກອົງປະກອບ:ເລືອກຊິ້ນສ່ວນໂດຍອີງໃສ່ ການເພີ່ມ, ຕົວເລກສຽງລົບກວນ, ແລະ ຄວາມຖີ່ຂອງການຕັດ.
●ການຄຸ້ມຄອງພາລາມິເຕີຂອງປາສິດ:ພິຈາລະນາວິທີການ ຄວາມຈຸ ແລະ ຄວາມໜ่วงเหนี่ยวຂອງປາຣາຊິດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບຄວາມຖີ່ສູງ.
●ຮູບແບບທີ່ຊັດເຈນ ແລະ ມີເຫດຜົນ:ຈັດລຽງສ່ວນປະກອບສຳລັບ ການໄຫຼຂອງສັນຍານ ແລະ ການແກ້ໄຂບັນຫາທີ່ມີປະສິດທິພາບ.
(2) ການອອກແບບຮູບແບບ PCB
1. ຫຼັກການຈັດວາງໂດຍລວມ
●ຈັດແຈງ ໂມດູນທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ໃກ້ກັນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍສັນຍານ.
●ຕິດຕາມ ລຳດັບການໄຫຼຂອງສັນຍານ, ການວາງຕຳແໜ່ງ ຂັ້ນຕອນການມອດູເລດ, ການຂະຫຍາຍ, ແລະ ການກັ່ນຕອງຢ່າງມີເຫດຜົນ.
●ຮັບປະກັນ ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ພຽງພໍສຳລັບສ່ວນປະກອບພະລັງງານສູງທີ່ໃຊ້ ເຄື່ອງລະບາຍຄວາມຮ້ອນ ຫຼື ວັດສະດຸໂລຫະ.
2. ວິທີປະຕິບັດທີ່ດີທີ່ສຸດສຳລັບການຈັດວາງອົງປະກອບ
●ຈັດກຸ່ມຕາມໜ້າທີ່:ຮັກສາໄວ້ ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ RF, ຕົວເກັບປະຈຸ ແລະ ຕົວນຳໄຟຟ້າຮ່ວມກັນເພື່ອຄວາມສະດວກໃນການກຳນົດເສັ້ນທາງ.
●ຫຼຸດຜ່ອນການລົບກວນ:ແຍກຕ່າງຫາກ ອົງປະກອບພະລັງງານສູງ ແລະ ພະລັງງານຕ່ຳ.
●ເພີ່ມປະສິດທິພາບການຕໍ່ສາຍດິນ:ໃຊ້ ພື້ນດິນແຂງເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນສຽງລົບກວນ ແລະ ຄວາມບໍ່ກົງກັນຂອງຄວາມຕ້ານທານ.
ການອອກແບບ PCB RF ແມ່ນ ວິຊາຫຼາຍດ້ານທີ່ຕ້ອງການການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນ ວັດສະດຸ, ຄວາມຕ້ານທານ, EMC, ແລະ ຮູບແບບການອອກແບບໂດຍການປະຕິບັດຕາມວິທີປະຕິບັດທີ່ດີທີ່ສຸດ ແລະ ນຳໃຊ້ປະໂຫຍດຈາກລະບົບທີ່ກ້າວໜ້າ ເຄື່ອງມືການຈຳລອງ, ວິສະວະກອນສາມາດອອກແບບ PCB RF ປະສິດທິພາບສູງທີ່ຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຂອງ 5G, ການສື່ສານຜ່ານດາວທຽມ, ແລະ ການນຳໃຊ້ຄວາມຖີ່ສູງ.
ກຳລັງຊອກຫາ ວິທີແກ້ໄຂ PCB RF ຂອງຜູ້ຊ່ຽວຊານ? ອຸດົມສົມບູນ ມີຄວາມສຸກ ຢ່າງເຕັມທີ່ແມ່ນຢູ່ທີ່ນີ້ເພື່ອຊ່ວຍເຫຼືອ. ຕິດຕໍ່ພວກເຮົາມື້ນີ້!
