Yüksek Frekanslı Kablosuz İletişim PCB'leri için Temel Üretim Gereksinimleri

Yeni kablosuz iletişim ihtiyaçlarına ayak uydurma baskısı artıyor. Yüksek frekanslı PCB'ler, düzenli PCB'lerden daha hızlı büyüyor çünkü 5G ağlarının ve yeni IoT uygulamalarının yükselişi. Bu yüksek frekanslı tasarımlar, standart FR4 kartları yerine PTFE ve Rogers laminatları kullanır. Bu malzemeler %40'a kadar sinyal kaybını azaltır ve veri iletimini iyileştirir. LT CIRCUIT, güçlü ve güvenilir sinyalleri korumaya yardımcı olan gelişmiş üretim çözümleri sunan güvenilir bir ortaktır. Ayrıca, bu hızla gelişen kablosuz iletişim alanında uyumlu kalmanızı sağlar.

Önemli Çıkarımlar

# PTFE veya Rogers laminatları gibi özel malzemeler seçin. Bunlar sinyal kaybını azaltmaya ve kablosuz iletişimi iyileştirmeye yardımcı olur.

# İz genişliği ve aralığını eşleştirerek empedansı kontrol edin. Bu, sinyalleri güçlü tutar ve hataları önlemeye yardımcı olur.

# Gelişmiş dağlama ve dikkatli delme gibi hassas üretim yöntemleri kullanın. Bu, iyi çalışan yüksek frekanslı PCB'lerin yapılmasına yardımcı olur.

# EMC ve FCC standartları gibi sıkı kalite kontrol ve testleri uygulayın. Bu, cihazınızın doğru çalıştığından ve kurallara uyduğundan emin olmanızı sağlar.

# İyi termal tasarımlar ve düşük kayıplı malzemelerle ısıyı ve sinyal kaybını yönetin. Bu, PCB'nizi sabit tutar ve daha uzun ömürlü olmasına yardımcı olur.

Malzemeler

Alt Katmanlar

Doğru alt katmanı seçmek, PCB'nizin kablosuz iletişimde iyi çalışmasına yardımcı olur. Her malzemenin yüksek frekanslı tasarımlar için kendine özgü faydaları vardır. Aşağıdaki tablo, yaygın alt katman malzemelerini ve onları özel yapan özellikleri listelemektedir:

Not: 2024'te, Asya Pasifik bölgesi, yüksek frekanslı PCB alt katmanları için pazarın %48'inden fazlasıile en büyük pazardır.

Dielektrik Özellikler

Dielektrik özellikleri, özellikle 10 GHz'in üzerinde sinyal göndermek için çok önemlidir. Aşağıdaki malzemeleri istersiniz düşük dielektrik sabitleri (Dk) ve düşük dağılım faktörleri (Df). Bunlar, sinyalleri güçlü tutmaya ve kaybı azaltmaya yardımcı olur. Rogers malzemeleri 3.38 ila 3.55 arasında Dk değerlerine ve 0.002 kadar düşük Df değerlerine sahiptir. Isola malzemeleri biraz daha yüksek Dk ve Df değerlerine sahiptir, bu nedenle biraz daha fazla sinyal kaybı vardır, ancak yapımı daha kolaydır. Teflon bazlı alt katmanlar en düşük Dk ve Df değerlerine sahiptir, bu nedenle çok yüksek frekanslı kullanımlar için en iyisidir.

Uzmanlar, aşağıdakilere sahip malzemeler kullanmanız gerektiğini söylüyor 10 GHz'de 0.005'in altında Df. Bu, sinyal kaybını ve ısıyı düşük tutar, bu da kablosuz iletişim için çok önemlidir.

Termal Yönetim

Yüksek frekanslı PCB'ler normal olanlardan daha sıcak olur. Kartınızın iyi çalışmasını sağlamak için bu ısıyı kontrol etmelisiniz. Alüminyum veya bakır gibi metal çekirdekli PCB'ler, ısıyı hızlı bir şekilde uzaklaştırır. Bunlar 5 ila 400 W/mK arasında termal iletkenliklere sahiptir. Bu, sadece 0.4 W/mK'ya kadar çıkan FR4'ten çok daha iyidir. Metal çekirdekli PCB'ler kullanmak, kartınızı hızlı bir şekilde soğutmaya yardımcı olur. Bu, kablosuz yönlendiriciler, baz istasyonları ve uydular gibi şeyler için önemlidir.

IPC-2221 standartları düşük dielektrik sabiti, yüksek termal iletkenlik, düşük nem emilimi ve güçlü mekanik dayanım özelliklerine sahip malzemeler seçmenize yardımcı olur. Bu standartları takip ederseniz, PCB'niz yüksek frekanslı kablosuz iletişim için iyi çalışacaktır.

Tasarım

Empedans Kontrolü

Doğru empedansa sahip olmak, yüksek frekanslı kablosuz iletişim için çok önemlidir. PCB izlerinin sistemin standart empedansıyla eşleştiğinden emin olmanız gerekir, bu genellikle 50 Ohm. Bu, sinyal yansımalarını ve güç kaybınıdurdurmaya yardımcı olur. Empedans eşleşmezse, sinyaller geri sıçrayabilir. Bu, halkalanmaya ve veri hatalarına neden olur. Bu sorunlar frekans arttıkça kötüleşir. Kontrollü empedans izleri kullanarak bu sorunları durdurabilirsiniz. Kaynak, alıcı ve izlerin tümünün aynı empedansa sahip olduğundan emin olun.

Sektör kuralları, yüksek frekanslı kablosuz PCB izleri için empedans toleransını ±%1 ve ±%2 arasında tutmanız gerektiğini söylüyor. Bu yakın kontrol, sinyalleri güçlü tutar ve sistemlerin iyi çalışmasını sağlar.

Yüksek frekanslı PCB izlerinde empedans eşleşmezse, sinyaller geri sıçrar ve zayıflar. Bu, sinyal kalitesini düşürür. Parçalar ve izler, bunun olmasını engellemek için belirli bir empedans için yapılır. Frekans arttığında, empedans eşleşmezse ekleme kaybı çok daha kötüleşir. Empedansı iyi eşleştirmek, yansımaları ve güç kaybını düşük tutar. Bu, kablosuz iletişimde sinyallerin net kalmasına yardımcı olur.

Sinyal Bütünlüğü

Sinyal bütünlüğü, sinyalleri PCB üzerinde hareket ederken güçlü ve net tutmak anlamına gelir. Yüksek frekanslı sinyaller, çapraz konuşma, iletim gecikmesi ve saat zamanlama hataları gibi sorunlara sahip olabilir. Çapraz konuşma, yakındaki izlerdeki sinyallerin birbirini bozmasıyla oluşur. Çapraz konuşmayı azaltmak için izleri daha uzakta tutabilirsiniz. Diferansiyel sinyalleme ve koruma izleri kullanmak da yardımcı olur.

İpucu: çapraz konuşmayı ve paraziti azaltmak için iz aralığını iz genişliğinin en az üç katı yapın.

İletim gecikmesi, zamanlama hatalarına ve gürültüye neden olabilir. İzler aynı uzunlukta değilse, sinyaller farklı zamanlarda gelir. Bu, saat zamanlamasını bozar. Bunu serpantin desenleriyle iz uzunluklarını eşleştirerekdüzeltebilirsiniz. Mümkün olduğunca az geçiş kullanmaya çalışın. Sinyallerin referans düzlemlerini değiştirdiği zaman sinyal geçişlerini sinyal geçişlerine yakın yerleştirin . Kartı yapmadan önce sinyal bütünlüğü sorunlarını bulmak ve düzeltmek için simülasyon araçları kullanın.

EMI/EMC

Elektromanyetik girişim (EMI) ve elektromanyetik uyumluluk (EMC), kablosuz iletişimde büyük sorunlardır. EMI gürültü yapabilir ve sinyal kaybına neden olabilir. EMC, PCB'nizin diğer cihazları bozmadığından emin olur. Aşağıdakileri yaparak EMI'yi azaltabilir ve EMC'yi koruyabilirsiniz bu düzen ipuçlarını izleyerek:

1. Çapraz konuşmayı azaltmak için benzer parçaları (analog ve dijital) ayrı gruplara yerleştirin.

2. Yüksek frekanslı gürültüyü engellemek için ayırma kapasitörlerini güç pinlerine yakın yerleştirin.

3. Sinyal izlerini kısa ve düz tutun, böylece anten gibi davranmazlar.

4. Önemli sinyaller için kontrollü empedansı koruyun.

5. Keskin köşeler kullanmayın; 45 derecelik açılar veya eğriler kullanın.

6. Hızlı sinyaller için diferansiyel çiftler kullanın.

7. Sinyal katmanlarının altına sağlam zemin düzlemleri yerleştirin.

8. EMI döngülerini durdurmak için zemin düzlemlerini bölmeyin.

9. Zemin geçişlerini parça pinlerine yakın yerleştirin.

10. Hassas alanları metal kalkanlarla veya topraklanmış bakır dökümlerle kapatın.

11. Güç ve sinyal yollarındaki döngü alanlarını mümkün olduğunca küçük yapın.

Not: İzolasyona yardımcı olmak ve EMI'yi azaltmak için RF ve dijital bölümleri PCB'de ayrı tutun. Düşük empedanslı dönüş yolları sağlamak ve elektromanyetik emisyonları azaltmak için çok katmanlı yığınlar kullanın.

Anten Entegrasyonu

Anten entegrasyonu, yüksek frekanslı kablosuz PCB tasarımının çok önemli bir parçasıdır. Antenin şekli, boyutu ve düzeni, cihazınızın sinyalleri ne kadar iyi gönderdiğini ve aldığını değiştirir. Bu şeyleri düşünmeniz gerekir:

l Anten Geometrisi: Antenin şekli ve boyutu, sinyalleri nasıl gönderdiğini ve aldığını belirler.

l Zemin Düzlemi: Sağlam, iyi bağlantılı bir zemin düzlemi, radyasyon kayıplarını azaltır ve sabit bir referans sağlar.

l Empedans Eşleştirme: Sinyal yansımalarını ve kaybı durdurmak için anten empedansını devreye eşleştirin. Eşleştirme ağları veya saplama ayarlama kullanın.

l Frekans Bandı: Çalışma frekansı, anten boyutunu belirler. Daha iyi çalışması için tasarım denklemlerini ve simülasyon araçlarını kullanın.

l Anten Tipleri: Yaygın PCB antenleri, monopol, yama, dipol ve döngü antenleridir. Her biri farklıdır.

l Performans Testi: Anten performansını S-parametre ölçümleri, radyasyon deseni testleri ve empedans eşleştirme testleri ile kontrol edin.

Antenlerin daha iyi çalışmasını sağlamak ve paslanmayı durdurmak için 

Sorgularınızı doğrudan bize gönderin.