شما با فشار فزایندهای برای همگامی با نیازهای جدید ارتباطات بیسیم روبرو هستید. بردهای PCB با فرکانس بالا به دلیل رشد شبکههای 5G و برنامههای جدید IoTسریعتر از PCBهای معمولی در حال رشد هستند. این طرحهای با فرکانس بالا از مواد PTFE و Rogers به جای بردهای استاندارد FR4 استفاده میکنند. این مواد افت سیگنال را تا 40٪ کاهش میدهند و انتقال داده را بهبود میبخشند. LT CIRCUIT یک شریک مورد اعتماد است که راهحلهای تولید پیشرفتهای را ارائه میدهد که به حفظ سیگنالهای قوی و قابل اعتماد کمک میکند. آنها همچنین اطمینان میدهند که شما در این زمینه ارتباطات بیسیم که به سرعت در حال تحول است، سازگار باقی میمانید.
نکات کلیدی
# مواد خاصی مانند PTFE یا Rogers را انتخاب کنید. این مواد به کاهش افت سیگنال کمک میکنند و عملکرد بیسیم را بهبود میبخشند.
# امپدانس را با تطبیق عرض و فاصله ردیابی کنترل کنید. این کار سیگنالها را قوی نگه میدارد و به جلوگیری از خطاها کمک میکند.
# از روشهای ساخت دقیق مانند اچینگ پیشرفته و حفاری دقیق استفاده کنید. این کار به ساخت PCBهای با فرکانس بالا که به خوبی کار میکنند، کمک میکند.
# از کنترل کیفیت و آزمایشهای دقیق، مانند استانداردهای EMC و FCC، پیروی کنید. این کار اطمینان میدهد که دستگاه شما به درستی کار میکند و از قوانین پیروی میکند.
# گرما و افت سیگنال را با طراحیهای حرارتی خوب و مواد کمافت مدیریت کنید. این کار PCB شما را پایدار نگه میدارد و به دوام آن کمک میکند.
مواد
زیرلایهها
انتخاب زیرلایه مناسب به عملکرد خوب PCB شما در ارتباطات بیسیم کمک میکند. هر ماده مزایای خاص خود را برای طرحهای با فرکانس بالا دارد. جدول زیر مواد زیرلایه رایج و ویژگیهای خاص آنها را فهرست میکند:
|
مواد زیرلایه
|
ویژگیها و کاربردهای کلیدی
|
|
PTFE (پلی تترافلوئورواتیلن)
|
خواص دیالکتریک عالی، افت سیگنال کم و پایداری حرارتی. در 5G، رادار، هوافضا و خودرو استفاده میشود.
|
|
پر شده با سرامیک
|
مدیریت حرارتی پیشرفته و عملکرد با فرکانس بالا. در هوافضا، دفاع و دستگاههای پزشکی استفاده میشود.
|
|
رزین هیدروکربنی
|
مقرون به صرفه، عملکرد الکتریکی خوب. در آنتنها، تقویتکنندههای قدرت و سیستمهای RFID استفاده میشود.
|
|
تقویت شده با شیشه (FR-4)
|
مقاومت مکانیکی، استفاده با فرکانس متوسط. در سیستمهای مخابراتی و خودرو استفاده میشود.
|
|
کامپوزیتهای پیشرفته (پلیایمید)
|
انعطافپذیری و مقاومت در برابر حرارت. در الکترونیکهای پوشیدنی و انعطافپذیر استفاده میشود.
|
توجه: در سال 2024، منطقه آسیا و اقیانوسیه بزرگترین بازار برای زیرلایههای PCB با فرکانس بالا است که بیش از 48٪ از بازار را در اختیار دارد.
خواص دیالکتریک
خواص دیالکتریک برای ارسال سیگنالها، به ویژه بالای 10 گیگاهرتز، بسیار مهم هستند. شما به موادی با ثابت دیالکتریک کم (Dk) و فاکتور تلفات کم (Df)نیاز دارید. این مواد به قوی نگه داشتن سیگنالها و کاهش تلفات کمک میکنند. مواد Rogers دارای مقادیر Dk از 3.38 تا 3.55 و Df تا 0.002هستند. مواد Isola دارای Dk و Df کمی بالاتر هستند، بنابراین افت سیگنال کمی بیشتر است، اما ساخت آنها آسانتر است. زیرلایههای مبتنی بر تفلون کمترین Dk و Df را دارند، بنابراین برای استفادههای با فرکانس بسیار بالا بهترین هستند.
|
ویژگی مواد
|
سری Rogers 4000
|
مواد Isola FR408 PCB
|
|
ثابت دیالکتریک (Dk)
|
3.38 – 3.55
|
3.65 – 3.69
|
|
فاکتور تلفات (Df)
|
0.002 – 0.004
|
0.0094 – 0.0127
|
کارشناسان میگویند که شما باید از موادی با Df زیر 0.005 در 10 گیگاهرتزاستفاده کنید. این کار افت سیگنال و گرما را کم نگه میدارد، که برای ارتباطات بیسیم بسیار مهم است.
مدیریت حرارتی
PCBهای با فرکانس بالا نسبت به PCBهای معمولی داغتر میشوند. شما باید این گرما را کنترل کنید تا برد شما به خوبی کار کند. PCBهای هسته فلزی، مانند آنهایی که دارای آلومینیوم یا مس هستند، گرما را سریع دور میکنند. آنها دارای هدایت حرارتی از 5 تا 400 W/mKهستند. این بسیار بهتر از FR4 است که فقط تا 0.4 W/mK میرسد. استفاده از PCBهای هسته فلزی به خنک شدن سریع برد شما کمک میکند. این برای چیزهایی مانند روترهای بیسیم، ایستگاههای پایه و ماهوارهها مهم است.
استانداردهای IPC-2221 به شما کمک میکنند موادی با ثابت دیالکتریک کم، هدایت حرارتی بالا، جذب رطوبت کم و مقاومت مکانیکی قوی انتخاب کنید. اگر از این استانداردها پیروی کنید، PCB شما برای ارتباطات بیسیم با فرکانس بالا به خوبی کار خواهد کرد.
طراحی
کنترل امپدانس
داشتن امپدانس مناسب برای ارتباطات بیسیم با فرکانس بالا بسیار مهم است. شما باید اطمینان حاصل کنید که ردیابیهای PCB با امپدانس استاندارد سیستم، که معمولاً 50 اهماست، مطابقت داشته باشند. این کار به جلوگیری از انعکاس سیگنال و تلفات توانکمک میکند. اگر امپدانس مطابقت نداشته باشد، سیگنالها میتوانند بازگردانده شوند. این باعث ایجاد زنگ زدن و خطاهای داده میشود. این مشکلات با افزایش فرکانس بدتر میشوند. شما میتوانید با استفاده از ردیابیهای امپدانس کنترل شده از این مشکلات جلوگیری کنید. اطمینان حاصل کنید که منبع، گیرنده و ردیابیها همگی دارای امپدانس یکسان هستند.
|
تحمل امپدانس
|
حوزه کاربرد
|
محدوده / یادداشتهای معمولی
|
|
±1٪ تا ±2٪
|
PCB RF و بیسیم با فرکانس بالا
|
در 5G، ارتباطات ماهوارهای، دستگاههای پزشکی استفاده میشود
|
|
±5٪ تا ±10٪
|
سیستمهای دیجیتال و آنالوگ استاندارد
|
اترنت، PCIe، USB
|
|
±10٪
|
مدارهای کم سرعت یا غیر بحرانی
|
PCBهای دیجیتال پایه
|
قوانین صنعت میگویند که شما باید تحمل امپدانس را بین ±1٪ و ±2٪ برای ردیابیهای PCB بیسیم با فرکانس بالا حفظ کنید. این کنترل دقیق سیگنالها را قوی نگه میدارد و سیستمها را به خوبی کار میکند.
اگر امپدانس در ردیابیهای PCB با فرکانس بالا مطابقت نداشته باشد، سیگنالها بازمیگردند و ضعیفتر میشوند. این به کیفیت سیگنال آسیب میرساند. قطعات و ردیابیها برای یک امپدانس خاص ساخته شدهاند تا از این اتفاق جلوگیری شود. وقتی فرکانس افزایش مییابد، اگر امپدانس مطابقت نداشته باشد، تلفات درج بسیار بدتر میشود. تطبیق خوب امپدانس، انعکاس و تلفات توان را کم نگه میدارد. این به حفظ سیگنالهای واضح در ارتباطات بیسیم کمک میکند.
یکپارچگی سیگنال
یکپارچگی سیگنال به معنای قوی و واضح نگه داشتن سیگنالها در حین حرکت در سراسر PCB است. سیگنالهای با فرکانس بالا میتوانند مشکلاتی مانند تداخل متقابل، تاخیر انتقال و خطاهای زمانبندی ساعت داشته باشند. تداخل متقابل زمانی رخ میدهد که سیگنالها در ردیابیهای مجاور با یکدیگر تداخل داشته باشند. شما میتوانید با دورتر کردن ردیابیها، تداخل متقابل را کاهش دهید. استفاده از سیگنالدهی دیفرانسیل و ردیابیهای محافظ نیز کمک میکند.
|
فاصله ردیابی (میل)
|
سطح تداخل متقابل معمولی
|
جفتشدگی خازنی
|
جفتشدگی القایی
|
|
3
|
بالا
|
شدید
|
متوسط
|
|
5
|
متوسط
|
بالا
|
کم
|
|
10
|
کم
|
متوسط
|
حداقلی
|
|
20
|
حداقلی
|
کم
|
حداقلی
|
نکته: فاصله ردیابی را حداقل سه برابر عرض ردیابی برای کاهش تداخل متقابل و تداخل حفظ کنید.
تاخیر انتقال میتواند باعث خطاهای زمانبندی و نویز شود. اگر ردیابیها طول یکسانی نداشته باشند، سیگنالها در زمانهای مختلف میرسند. این باعث اختلال در زمانبندی ساعت میشود. شما میتوانید این مشکل را با تطبیق طول ردیابیها با الگوهای مارپیچیبرطرف کنید. سعی کنید از کمترین تعداد ویاها استفاده کنید. ویاهای انتقالی را نزدیک به ویاهای سیگنال قرار دهید هنگامی که سیگنالها صفحات مرجع را تغییر میدهند. از ابزارهای شبیهسازی برای یافتن و رفع مشکلات یکپارچگی سیگنال قبل از ساخت برد استفاده کنید.
EMI/EMC
تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) مشکلات بزرگی در ارتباطات بیسیم هستند. EMI میتواند نویز ایجاد کند و باعث افت سیگنال شود. EMC اطمینان میدهد که PCB شما با سایر دستگاهها تداخل ندارد. شما میتوانید EMI را کاهش دهید و EMC را حفظ کنید با پیروی از این نکات طرحبندی:
1. قطعات مشابه (آنالوگ و دیجیتال) را در گروههای جداگانه قرار دهید تا تداخل متقابل کاهش یابد.
2. خازنهای جداکننده را نزدیک به پینهای تغذیه قرار دهید تا نویز با فرکانس بالا مسدود شود.
3. ردیابیهای سیگنال را کوتاه و مستقیم نگه دارید تا به عنوان آنتن عمل نکنند.
4. امپدانس کنترل شده را برای سیگنالهای مهم حفظ کنید.
5. از گوشههای تیز استفاده نکنید؛ از زوایای 45 درجه یا منحنیها استفاده کنید.
6. از جفتهای دیفرانسیل برای سیگنالهای سریع استفاده کنید.
7. صفحات زمین جامد را زیر لایههای سیگنال قرار دهید.
8. صفحات زمین را تقسیم نکنید تا حلقههای EMI متوقف شوند.
9. ویاهای زمین را نزدیک به پینهای قطعه قرار دهید.
10. مناطق حساس را با محافظهای فلزی یا ریختن مس زمین شده بپوشانید.
11. مناطق حلقه را در مسیرهای تغذیه و سیگنال تا حد امکان کوچک کنید.
توجه: بخشهای RF و دیجیتال را در PCB از هم جدا نگه دارید تا به جداسازی و کاهش EMI کمک کنید. از ساختارهای چند لایه برای ارائه مسیرهای بازگشت با امپدانس کم و کاهش انتشار الکترومغناطیسی استفاده کنید.
ادغام آنتن
ادغام آنتن بخش بسیار مهمی از طراحی PCB بیسیم با فرکانس بالا است. شکل، اندازه و طرح آنتن نحوه ارسال و دریافت سیگنالها توسط دستگاه شما را تغییر میدهد. شما باید به این موارد فکر کنید:
l هندسه آنتن: شکل و اندازه آنتن نحوه ارسال و دریافت سیگنالها را تعیین میکند.
درخواست خود را به طور مستقیم به ما بفرستید
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!