2025-08-28
صفحه های مدار فرکانس رادیویی (RF) که اغلب به عنوان PCB های RF نامیده می شوند موتورهای نامرئی هستند که ارتباطات بی سیم را تقویت می کنند. از مودم 5G در تلفن هوشمند شما تا رادار در یک ماشین خودران،PCB های RF سیگنال های فرکانس بالا (300kHz تا 300GHz) را با حداقل از دست دادن ارسال و دریافت می کنندبر خلاف PCB های استاندارد (که سیگنال های دیجیتال / آنالوگ با سرعت پایین را مدیریت می کنند) ، صفحه های RF به مواد تخصصی، تکنیک های طراحی،و فرآیندهای تولید برای حفظ یکپارچگی سیگنال در فرکانس هایی که حتی نقص های کوچک می توانند عملکرد را فلج کنند.
این راهنما صفحه های مدار RF را آشکار می کند: آنها چه هستند، چگونه کار می کنند، موادی که آنها را منحصر به فرد می کنند و نقش حیاتی آنها در تکنولوژی مدرن.این که آیا شما در حال طراحی یک روتر WiFi 7 یا یک سیستم ارتباطی ماهواره ای هستید، درک عملکرد PCB RF و بهترین شیوه ها به شما در ساخت دستگاه های بی سیم قابل اعتماد و با عملکرد بالا کمک می کند.
نکات کلیدی
1.بورد های مدار RF PCB های تخصصی هستند که برای سیگنال های فرکانس بالا (300kHz 300GHz) طراحی شده اند ، با عملکرد اصلی متمرکز بر از دست دادن سیگنال کم ، مقاومت کنترل شده ،و EMI (مداخله الکترومغناطیسی) سرکوب.
2برخلاف PCB های استاندارد FR4 ، صفحه های RF از زیربناهای کم تلفات (به عنوان مثال ، Rogers RO4350 ، PTFE) با ثابت های دی الکتریک (Dk) 2.1 ′′3 استفاده می کنند.۸- برای به حداقل رساندن کاهش سیگنال در فرکانس های 5G/mmWave (28GHz+) ضروری است..
3طراحی PCB RF نیاز به کنترل سخت گیر مقاومت دارد (معمولاً 50Ω برای سیگنال های تک سرانه، 100Ω برای جفت های تفاضلی) ، زمین گیری بهینه (به عنوان مثال، سطوح زمین، vias) ،و محافظ برای کاهش تداخل.
4برنامه های کاربردی کلیدی شامل شبکه های 5G/6G، رادار خودرو (77GHz) ، ارتباطات ماهواره ای و صنایع تصویربرداری پزشکی است که در آن یکپارچگی سیگنال به طور مستقیم بر عملکرد و ایمنی تأثیر می گذارد.
5PCB های RF 3 × 10 برابر بیشتر از PCB های استاندارد هزینه دارند، اما طراحی تخصصی آنها از دست دادن سیگنال را 40 × 60% در فرکانس های بالا کاهش می دهد، و سرمایه گذاری برای دستگاه های بی سیم حیاتی را توجیه می کند.
یک صفحه مدار RF چیست؟ تعریف و تفاوت های اصلی
یک صفحه مدار RF یک صفحه مدار چاپی است که برای انتقال، دریافت یا پردازش سیگنال های فرکانس رادیویی بدون کاهش کیفیت آنها طراحی شده است. در حالی که PCB های استاندارد در سیگنال های کم سرعت (به عنوان مثال.، 1GHz داده های دیجیتال در یک لپ تاپ) ، تخته های RF ساخته شده برای رسیدگی به چالش های منحصر به فرد ارتباطات فرکانس بالا:
تفاوت PCB های RF با PCB های استاندارد
بزرگترین تفاوت این است که چگونه آنها رفتار سیگنال را مدیریت می کنند. در فرکانس های بالاتر از 1GHz، سیگنال ها مانند امواج عمل می کنند. آنها از لبه های ردیابی منعکس می شوند، از طریق عایق ضعیف نفوذ می کنند و تداخل را دریافت می کنند..PCB های RF برای مقابله با این مشکلات طراحی شده اند، در حالی که PCB های استاندارد اغلب آنها را تشدید می کنند.
ویژگی
|
صفحه های مدار RF
|
PCB های استاندارد (بر اساس FR4)
|
محدوده فرکانس
|
۳۰۰ کیلو هرتز ۳۰۰ گیگاهرتز (توسعه بر ۱ گیگاهرتز+)
|
<1GHz (سرعت پایین دیجیتال / آنالوگ)
|
مواد زیربنایی
|
از دست دادن کم (Rogers، PTFE، FR4 سرامیکی)
|
FR4 استاندارد (Dk = 4.2 ∙4.6)
|
ثابت دی الکتریک (Dk)
|
2.1 ∙3.8 (در درجه حرارت/ فرکانس پایدار)
|
4.2 ∙4.6 (با دمای هوا متفاوت است)
|
تنژنت از دست دادن (Df)
|
0.001 ۰.۰۰۵ (از دست دادن سیگنال کم)
|
0.02 ۰.۰.۰۳ (از دست دادن سیگنال بالا در > ۱ گیگاهرتز)
|
تحمل مقاومت
|
± 5٪ (کنترل دقیق برای یکپارچگی سیگنال)
|
±10~15٪ (کنترل گسسته)
|
مدیریت EMI
|
محافظ داخلی، هواپیماهای زمینی، فیلترها
|
حداقل حفاظت از EMI (تدابیر واکنش)
|
هزینه (نسبی)
|
3×10x
|
1x
|
مثال: یک PCB FR4 استاندارد 3dB از قدرت سیگنال در هر اینچ را در 28GHz (5G mmWave) از دست می دهد، به این معنی که نیمی از سیگنال پس از تنها یک اینچ از بین رفته است. یک PCB RF با استفاده از Rogers RO4350 تنها 0 را از دست می دهد.8دب در هر اینچ در همان فرکانس، حفظ 83 درصد از سیگنال در همان فاصله.
اجزای اصلی یک صفحه مدار RF
PCB های RF اجزای تخصصی را برای مدیریت سیگنال های فرکانس بالا ادغام می کنند که بسیاری از آنها در PCB های استاندارد یافت نمی شوند:
1.RF Transceivers: تراشه هایی که بین داده های دیجیتال و سیگنال های RF تبدیل می شوند (به عنوان مثال، مودم 5G Qualcomm Snapdragon X75).
2آنتن ها: آنتن های چاپی یا جداگانه (به عنوان مثال آنتن های پچ برای 5G) که سیگنال ها را انتقال می دهند / دریافت می کنند.
3فیلترها: فیلترهای باند پاس / باند استاپ (به عنوان مثال ، فیلترهای SAW ، BAW) که فرکانس های ناخواسته را مسدود می کنند (به عنوان مثال ، فیلتر کردن WiFi 24GHz از 28GHz 5G).
4تقویت کننده ها (PA / LNA): تقویت کننده های قدرت (PA) سیگنال های خروجی را تقویت می کنند؛ تقویت کننده های کم سر و صدا (LNA) سیگنال های ضعیف ورودی را بدون اضافه کردن سر و صدا تقویت می کنند.
5. کانکتورها: کانکتورهای RF خاص (به عنوان مثال SMA، U.FL) که مانع را حفظ می کنند و بازتاب سیگنال را به حداقل می رسانند.
عملکرد اصلی صفحه مدار RF
PCB های RF چهار عملکرد مهم را انجام می دهند که امکان ارتباطات بی سیم قابل اعتماد را فراهم می کنند. هر عملکرد به چالش منحصر به فرد انتقال سیگنال فرکانس بالا می پردازد:
1. از دست دادن سیگنال کم (کم کردن ضخامت)
از دست دادن سیگنال (کم شدن) دشمن طراحی RF است. در فرکانس های بالا، سیگنال ها به دلیل دو عامل اصلی قدرت خود را از دست می دهند:
a.از دست دادن دی الکتریک: انرژی جذب شده توسط بستر PCB (بدتر با مواد Df بالا مانند FR4)
ب.از دست دادن هادی: انرژی از دست رفته به عنوان گرما در ردیاب مس (بدتر با سطوح ردیاب خشن یا مس نازک).
PCB های RF از طریق:
a.استفاده از زیربناهای کم Df (به عنوان مثال PTFE با Df = 0.001) که انرژی سیگنال را به حداقل می رسانند.
b.استفاده از ورق مس صاف (Ra <0.5μm) به جای مس الکترولیتی خشن (Ra 1μ2μm) کاهش از دست دادن هادی 30٪ در 28GHz.
ج) بهینه سازی هندسه ی ردیابی (به عنوان مثال، ردیابی های گسترده تر برای مقاومت کمتر) و اجتناب از خم های تیز (که باعث بازتاب می شوند).
نقطه داده: یک PCB RF 5G mmWave با استفاده از Rogers RO4350 و مس رول شده 0.8dB / اینچ در 28GHz در مقابل 3dB / اینچ برای یک PCB FR4 استاندارد با مس الکترولیتیک را از دست می دهد.این تفاوت به این معنی است که یک ردیابی 4 اینچی در یک ایستگاه پایه 5G 50٪ از سیگنال خود را (RF PCB) در مقابلفقط 6 درصد (PCB استاندارد)
2مقاومت کنترل شده
موانع (مقاومت از سیگنال های AC) باید در سراسر PCB RF سازگار باشد تا از بازتاب سیگنال جلوگیری شود.بخشی از سیگنال به عقب باز می گردد که باعث تحریف و کاهش دامنه می شود..
PCB های RF مانع کنترل شده را از طریق:
a.طراحی ردیابی ها برای مطابقت با مقاومت هدف (50Ω برای اکثر سیگنال های RF، 100Ω برای جفت های دیفرانسیل مانند اترنت).
b. استفاده از ضخامت بستر برای تنظیم مقاومت: دی الکتریک های ضخیم تر (به عنوان مثال، 0.2mm) مانع را افزایش می دهند؛ دی الکتریک های نازک تر (به عنوان مثال، 0.1mm) آن را کاهش می دهند.
c. اجتناب از قطعیت های ردیابی (به عنوان مثال، تغییرات ناگهانی عرض، stubs) که مانع اختلال می شوند.
پهنای ردیابی (۱ اونس مس)
|
سبست (روجرز RO4350, Dk=3.48)
|
مقاومت
|
درخواست
|
0.15 میلی متر
|
0ضخامت 1 میلی متر
|
50Ω
|
سیگنال های 5G تک پایانی
|
0.3 میلی متر
|
0ضخامت 1 میلی متر
|
100Ω
|
جفت های دیفرانسیل (WiFi 7)
|
0.2 میلی متر
|
0ضخامت 2 میلی متر
|
75Ω
|
اتصالات کابلی هم محوری (هواپیمایی)
|
نکته مهم: تحمل انسداد باید ± 5٪ برای برنامه های RF باشد. انحراف 10٪ (به عنوان مثال ، 55Ω به جای 50Ω) باعث می شود 10٪ از سیگنال منعکس شود. به اندازه کافی برای کاهش سرعت دانلود 5G از 4Gbps به 3.2 گيگابايت در ثانيه.
3سرکوب و محافظت از EMI
سیگنال های RF با فرکانس بالا مستعد EMI (مداخلات الکترومغناطیسی) هستند: آنها صدایی را منتشر می کنند که اجزای نزدیک را مختل می کند (به عنوان مثال،یک مودم 5G که با GPS گوشی هوشمند تداخل می کند) و صدا از دستگاه های دیگر را دریافت می کند (.به عنوان مثال، موتور ماشین که با رادار آن تداخل می کند).
PCB های RF EMI را از طریق:
a.طرح های زمین: یک سطح زمینی مس جامد که مستقیماً زیر ردارهای RF قرار دارد، به عنوان یک "شیلد" عمل می کند که صدا را جذب می کند. برای PCB های 5G، سطوح زمین باید 90٪ از سطح صفحه را پوشش دهند.
ب. مسیرهای زمینی: قرار دادن مسیرها هر 2 ⁄ 3 میلی متر در امتداد خطوط RF، سطح بالای زمین را به سطوح داخلی / خارجی زمین متصل می کند و یک قفس فارادای ایجاد می کند که صدا را به دام می اندازد.
ج. محافظ فلزی: محفظه های رسانا (به عنوان مثال قوطی های آلومینیومی) در اطراف اجزای حساس RF (به عنوان مثال LNA) مانع تداخل خارجی می شوند.
d. اجزای فیلتر: دانه های فرایت یا خازن ها قبل از رسیدن به ردیف های RF، صدای ناخواسته را به زمین منتقل می کنند.
مطالعه موردی: یک PCB رادار اتومبیل (77GHz) بدون ویاس های زمین 20٪ بیشتر تشخیص های نادرست را به دلیل EMI از موتور تجربه کرد. اضافه کردن ویاس های زمین هر 2 میلی متر EMI را 45٪ کاهش داد.کاهش تشخیص غلط به کمتر از ۱٪ (با رعایت استانداردهای ایمنی خودرو) (ISO 26262).
4مدیریت حرارتی
اجزای RF مانند تقویت کننده های قدرت (PA) باعث تولید گرما قابل توجهی می شوند، به ویژه در ایستگاه های پایه 5G یا سیستم های رادار.و اجزای تخریب کننده که همه آنها به یکپارچگی سیگنال آسیب می رسانند.
PCB های RF با:
a.استفاده از بستر های رسانای حرارتی (به عنوان مثال، Rogers RO4835 پر از سرامیک، رسانایی حرارتی = 0.6 W/m·K در مقابل 0.3 W/m·K برای FR4 استاندارد).
ب. اضافه کردن لوله های حرارتی پر از مس در زیر اجزای داغ (به عنوان مثال، PA) برای انتقال گرما به سطوح داخلی زمین.
c.همگام سازی هسته های فلزی (آلومینیوم، مس) برای سیستم های RF با قدرت بالا (به عنوان مثال، ایستگاه های پایه ماکرو 5G) ، که هدایت حرارتی را به 1 W / m · K افزایش می دهد.
مثال: یک ماژول 5G PA بر روی یک PCB FR4 استاندارد در طول کار به 120 °C می رسد که باعث کاهش 15٪ در قدرت سیگنال می شود. همان ماژول بر روی یک PCB RF سرامیکی پر شده با ویاس های حرارتی در 85 °C باقی می ماند،حفظ قدرت کامل سیگنال و افزایش طول عمر PA 2 برابر.
مواد حیاتی برای صفحه های مدار RF
موفقیت یک PCB RF به طور کامل به مواد آن بستگی دارد. FR4 استاندارد برای فرکانس های بالا مناسب نیست، بنابراین طرح های RF به زیرپوش های تخصصی، ورق های مس و پایان بندی متکی هستند:
1مواد زیربنای RF
سبسترها مهمترین انتخاب مواد هستند، آنها به طور مستقیم بر از دست دادن سیگنال، ثبات مقاومت و عملکرد دمایی تاثیر می گذارند.
مواد زیربنایی
|
ثابت دی الکتریک (Dk @ 1GHz)
|
تنژنت از دست دادن (Df @ 1GHz)
|
رسانایی حرارتی (W/m·K)
|
حداکثر فرکانس
|
بهترین برای
|
هزینه (در مقایسه با FR4)
|
روجرز RO4350
|
3.48
|
0.0037
|
0.6
|
۶۰ گیگاهرتز
|
5G mmWave (28GHz/39GHz) ، وای فای 7
|
5x
|
PTFE (تفلون)
|
2.1 ¥23
|
0.001 ۰002
|
0.25 ۰35
|
۳۰۰ گیگاهرتز
|
ارتباطات ماهواره ای، رادار نظامی
|
10x
|
FR4 سرامیکی
|
3.84.0
|
0.008 ۰01
|
0.8 ¢1.0
|
10GHz
|
RF ارزان قیمت (به عنوان مثال، روترهای WiFi 6)
|
2x
|
آلومینیوم سرامیکی
|
9.8
|
0.0005
|
20 ¢30
|
100GHz
|
RF با قدرت بالا (به عنوان مثال فرستنده های رادار)
|
8x
|
فاکتور انتخاب کلیدی: زیربناهایی را با Dk پایدار در سراسر دمای انتخاب کنید. به عنوان مثال، Dk Rogers RO4350 only فقط با 0 تغییر می کند.۵٪ از -۴۰°C تا ۸۵°C برای PCB های RF خودرو که در شرایط شدید زیر هود کار می کنند.
2فولیک مس برای ردیف های RF
ورق مس بر از دست دادن هادی و بازتاب سیگنال تاثیر می گذارد. PCB های RF از دو نوع استفاده می کنند:
نوع ورق مس
|
خشکی سطح (Ra)
|
انعطاف پذیری
|
از دست دادن هادی در 28GHz
|
بهترین برای
|
هزینه (نسبی)
|
مس رولد (RA)
|
<0.5μm
|
بالا
|
0.3دبيل در اينچ
|
PCB های RF انعطاف پذیر با فرکانس بالا (28GHz+)
|
2x
|
مس الکترولیتی (ED)
|
1 ‰ 2μm
|
کم
|
0.5دبی/اینچ
|
PCB های RF کم فرکانس (1 ′′ 10GHz) ، سفت
|
1x
|
چرا مس رولد شده؟ سطح صاف آن باعث کاهش اثر پوست و از دست دادن سیگنال های فرکانس بالا در امتداد سطح ردی می شود، بنابراین مس خشن مقاومت بیشتری ایجاد می کند.مس نورد شده از دست دادن هادی را 40 درصد در مقابل. مس الکترولیتی
3. راديو مخصوص سطح
پوشش های سطحی از مس در برابر اکسیداسیون محافظت می کنند و باعث جوش قابل اطمینان اجزای RF می شوند. پوشش های استاندارد مانند HASL مناسب نیستند، آنها سطوح خشن ایجاد می کنند که باعث افزایش از دست دادن سیگنال می شود.
پوشش سطح
|
خشکی سطح (Ra)
|
قابلیت جوش دادن
|
از دست دادن سیگنال در 28GHz
|
بهترین برای
|
هزینه (نسبی)
|
ENIG (طلای غوطه ور کردن نیکل بدون برق)
|
0.1 ۰٫۲μm
|
عالی بود
|
0.05دبی/اینچ
|
5G، ماهواره، رادیو پزشکی
|
2.5x
|
ENEPIG (نیکل بدون برق بدون برق طلا غوطه ور شدن پالادیوم)
|
0.1μm
|
عالی بود
|
0.04دبی/اینچ
|
هوافضا، رادیو با قابلیت اطمینان بالا
|
3x
|
نقره غوطه ور (ImAg)
|
0.08 ۰٫۱μm
|
خوبه
|
0.06دبيل در اينچ
|
RF کم هزینه (WiFi 6) ، عمر کوتاه
|
1.5x
|
نکته مهم: از HASL برای PCB های RF اجتناب کنید سطح خشن آن (Ra 1 ¢ 2μm) 0.2dB / اینچ از دست دادن سیگنال را در 28GHz اضافه می کند و مزایای زیربناهای کم از دست را از بین می برد.
چالش های طراحی صفحه مدار RF و بهترین شیوه ها
طراحی PCB های RF بسیار پیچیده تر از PCB های استاندارد است. در زیر رایج ترین چالش ها و راه حل های عملی برای اطمینان از یکپارچگی سیگنال وجود دارد:
1چالش: عدم تطابق مقاومت
a.مشکل: حتی تغییرات کوچک در عرض ردیاب، ضخامت بستر یا قرار دادن قطعات می تواند مانع ایجاد انعکاس سیگنال شود.
ب.حلول:
از محاسبات مقاومت (به عنوان مثال ، محاسب مقاومت Altium) برای طراحی ابعاد ردیابی برای بستر خود استفاده کنید (به عنوان مثال ، عرض 0.15mm برای 50Ω در Rogers RO4350).
از ردیابی قطعات (قطعات استفاده نشده) اجتناب کنید. یک قطعه 1 میلی متری در 28 گیگاهرتز باعث بازتاب سیگنال 10٪ می شود.
مقاومت تست با یک رفلکتومتر دامنه زمانی (TDR) پس از تولید ◄بردهای رد با انحراف > ± 5٪
2. چالش: زمین گیری ضعیف
a.مشکل: بدون زمین گیری مناسب، سیگنال های RF نشت می کنند، صدا را دریافت می کنند و انعکاس می دهند که یکپارچگی سیگنال را از بین می برد.
ب.حلول:
برای اجزای RF از یک نقطه زمین استفاده کنید (همه اتصالات زمین در یک نقطه ملاقات می کنند) تا از حلقه های زمین (که ایجاد سر و صدا می کنند) جلوگیری شود.
هر 2 ⁄ 3 میلی متر در امتداد ردیاب های RF قرار دهید. این ردیاب بالا را به سطح زمین متصل می کند و مسیر بازگشت با مقاومت پایین ایجاد می کند.
از تقسیم سطوح زمینی (به عنوان مثال، زمینه های آنالوگ / دیجیتال جداگانه) اجتناب کنید این باعث ایجاد "جزایر" می شود که صدا را گیر می کند.
3چالش: قرار دادن قطعات
a.مشکل: قرار دادن اجزای سر و صدا (به عنوان مثال، PA) در نزدیکی حساس (به عنوان مثال، LNA) باعث صحبت EMI می شود.
ب.حلول:
از قانون جریان RF پیروی کنید: اجزای را در ترتیب حرکت سیگنال ها قرار دهید (آنتن → فیلتر → LNA → گیرنده → PA → آنتن) تا طول ردیابی به حداقل برسد.
اجزای سر و صدا و حساس را با فاصله ≥10mm جدا کنید
ردیف های RF را تا حد ممکن کوتاه نگه دارید: یک ردیف 1 اینچی در 28GHz 0.8dB را از دست می دهد ٫ دو برابر طول به 2 اینچ 1.6dB را از دست می دهد.
4چالش: تحمل تولید
a. مشکل: تغییرات ضخامت بستر، خطاهای حکاکی و پوشش ماسک جوش می تواند مانع را تغییر دهد و از دست دادن را افزایش دهد.
ب.حلول:
کار با تولید کنندگان متخصص در PCB های RF (به عنوان مثال، LT CIRCUIT) که تحملات تنگ (ضخامت بستر ± 0.01mm، عرض ردیاب ± 0.02mm) را ارائه می دهند.
مشخص کردن ′′معوق کنترل شده′′ به عنوان یک نیاز تولید ′′این تضمین می کند که کارخانه معوق را آزمایش می کند و در صورت لزوم فرآیندهای را تنظیم می کند.
استفاده از ماسک جوش با حداقل پوشش بر روی ردیف های RF (حفاظت از فاصله 0.1 میلی متر) ◄ ماسک جوش مواد دی الکتریک را اضافه می کند که مانع را تغییر می دهد.
PCB RF در مقابل طراحی PCB استاندارد: یک مرجع سریع
جنبه طراحی
|
بهترین شیوه های PCB RF
|
روش استاندارد PCB
|
پیچ و تاب
|
زاویه یا منحنی 45 درجه (بدون خم شدن 90 درجه)
|
خم شدن 90 درجه (برای سرعت پایین قابل قبول است)
|
تعویض
|
مسطح زمین جامد + ویاس هر 2 ⁄ 3 میلی متر
|
زمین شبکه (به اندازه کافی برای سرعت پایین)
|
فاصله قطعات
|
≥10mm بین قسمت های سر و صدا / حساس
|
≥2mm (اگر فضا اجازه دهد)
|
طول ردی
|
<5 سانتی متر برای سیگنال های 28 گیگاهرتز
|
هیچ محدودیتی سختگیرانه (سرعت پایین)
|
ماسک جوش
|
حداقل پوشش در ردیف های RF
|
پوشش کامل (بر حفاظت متمرکز)
|
کاربردهای اصلی صفحه مدار RF
PCB های RF برای هر دستگاهی که از ارتباطات بی سیم استفاده می کند ضروری هستند. در زیر مهمترین صنایع و نحوه تکیه آنها بر فناوری RF آورده شده است:
1شبکه های بی سیم 5G و 6G
a. مورد استفاده: ایستگاه های پایه 5G (ماکرو، سلول کوچک) و تجهیزات کاربر (اسمارتفون ها، تبلت ها) برای انتقال سیگنال های 28GHz/39GHz mmWave به PCB های RF تکیه می کنند.
b.RF PCB Requirements: Low-loss Rogers RO4350 substrate, 50Ω impedance, 0.15mm traces, and ENEPIG finish to handle multi-gigabit data rates (4Gbps+) (تقاضیات PCB RF: زیربنای Rogers RO4350 با از دست دادن کم، مقاومت 50Ω، ردیابی 0.15mm، و ENEPIG برای رسیدگی به نرخ داده های چند گیگابیت (4Gbps+)
ج.اثر: یک PCB RF 5G به خوبی طراحی شده پوشش سلول های کوچک را 20٪ افزایش می دهد که برای ارائه 5G به مناطق روستایی بسیار مهم است.
2رادار خودرو و ADAS
a. مورد استفاده: اتومبیل های خودران از PCB های رادیویی RF 77GHz برای تشخیص موانع، عابران پیاده و سایر وسایل نقلیه استفاده می کنند.
b. نیازمندی های PCB RF: زیربناهای پایدار در دمای (به عنوان مثال، RO4835 Rogers) ، محافظ EMI و راه های حرارتی برای مقاومت در شرایط زیر هود (-40 °C تا 125 °C).
ج.تأثير: PCB های RF با از دست دادن <0.1dB / اینچ در 77GHz، دامنه تشخیص رادار را از 200 متر افزایش می دهد و زمان واکنش برای ترمز مستقل را دو برابر می کند.
3ارتباطات ماهواره ای
a. مورد استفاده: ماهواره ها و ایستگاه های زمینی از PCB های RF برای ارسال/بررسی سیگنال ها در 10 ٪ 60GHz (Ka-band، Ku-band) برای اینترنت، تلویزیون و ارتباطات نظامی استفاده می کنند.
b. نیازمندی های PCB RF: بستر PTFE (Df کم = 0.001) ، مس رول شده و پایان ENIG برای مقاومت در برابر تشعشعات و خلاء در فضا.
c. تاثیر: PCB های RF مبتنی بر PTFE تنها 0.3dB / اینچ را در 30GHz از دست می دهند که ارتباط قابل اعتماد بین ماهواره ها و زمین (36،000 کیلومتر دور) را امکان پذیر می کند.
4دستگاه های پزشکی
a.صورت استفاده: PCB های RF برای تصویربرداری پزشکی (به عنوان مثال MRI، سونوگرافی) و مانیتورهای بی سیم بیمار (به عنوان مثال سنسور ضربان قلب) کار می کنند.
b.RF PCB Requirements: مواد سازگار با زیست (به عنوان مثال، ENEPIG finish) ، EMI پایین (برای جلوگیری از تداخل با سایر تجهیزات پزشکی) و عوامل شکل کوچک.
c. تاثیر: یک PCB RF فوق صوتی با مقاومت 50Ω تصاویر واضح را در 10 ٪ 20MHz ارائه می دهد که به پزشکان کمک می کند تا تومورها یا آسیب های اندام را با دقت 95٪ تشخیص دهند.
5ارتش و هوافضا
a. مورد استفاده: جت های جنگی، هواپیماهای بدون سرنشین و سیستم های موشک از PCB های RF برای رادار (10 ٪ 100GHz) ، ارتباطات و ناوبری استفاده می کنند.
b. نیازمندی های PCB RF: زیربناهای مقاوم در برابر تشعشعات (به عنوان مثال، سرامیک آلومینیوم) ، محافظ مقاوم و تحمل دمای بالا (-55 °C تا 150 °C).
c. تاثیر: PCB های RF مبتنی بر آلومینیوم از 100kRad تشعشعات زنده می مانند که سیستم های رادار را در محیط های هسته ای یا فضایی تضمین می کند.
سوالات متداول در مورد صفحه های مدار RF
س: تفاوت بین PCB های RF و PCB های مایکروویو چیست؟
A: RF معمولاً به فرکانس های 300kHz 30GHz اشاره دارد ، در حالی که مایکروویو 30GHz 300GHz را پوشش می دهد. اصول طراحی مشابه هستند ، اما PCB های مایکروویو حتی به مواد با ضرر کمتر (به عنوان مثال ، PTFE در مقابلراجرز) و تحملات سخت تر برای رسیدگی به فرکانس های بالاتر.
س: آیا می توانم از FR4 برای برنامه های RF فرکانس پایین (به عنوان مثال، 1GHz 2GHz) استفاده کنم؟
A: بله √FR4 برای فرکانس های RF پایین (1 √2GHz) که در آن از دست دادن سیگنال قابل کنترل است کار می کند. به عنوان مثال، یک روتر WiFi 5 (5GHz) می تواند از FR4 سرامیکی (Dk = 3.8) برای تعادل هزینه و عملکرد استفاده کند.از FR4 استاندارد برای فرکانس های >5GHz اجتناب کنید، چون از دست دادن سيگنال زيادي ميشه
س: یک PCB RF در مقایسه با یک PCB استاندارد چقدر هزینه دارد؟
A: PCB های RF بسته به زیربنای 3 × 10X بیشتر هزینه می کنند. یک PCB RF 4 لایه با Rogers RO4350 هزینه ~ ((50 / board ، در مقابل)) / board برای یک PCB FR4 استاندارد.این هزینه با کاهش تلفات سیگنال و قابلیت اطمینان بالاتر برای دستگاه های بی سیم حیاتی توجیه می شود..
س: رایج ترین مانع برای PCB های RF چیست؟
A: 50Ω استاندارد صنعت برای سیگنال های RF تک پایانی (به عنوان مثال ، 5G ، WiFi) است. جفت های دیفرانسیل (که در بی سیم با سرعت بالا مانند WiFi 7 استفاده می شود) معمولاً از مقاومت 100Ω استفاده می کنند.این مقادیر با مقاومت کانکتورهای RF مطابقت دارد (e.g، SMA) و آنتن ها، به حداقل رساندن بازتاب.
س: چگونه عملکرد PCB RF را آزمایش کنم؟
پاسخ: آزمون های کلیدی عبارتند از:
a.TDR (Time Domain Reflectometer): مقاومت را اندازه گیری می کند و قطعیت ها را تشخیص می دهد.
ب. تحلیلگر شبکه بردار (VNA): از دست دادن سیگنال (S21) ، بازتاب (S11) و EMI را اندازه گیری می کند.
ج. تصویربرداری حرارتی: بررسی نقاط داغ که عملکرد را کاهش می دهند.
d.بررسی محیط زیست: عملکرد را در درجه حرارت (-40 °C تا 85 °C) و رطوبت (RH 95٪) تأیید می کند.
نتیجه گیری
صفحه های مدار RF قهرمانان ناشناخته ارتباطات بی سیم هستند که امکان 5G، اتومبیل های خودران، اینترنت ماهواره ای و دستگاه های پزشکی نجات دهنده را فراهم می کنند.و فرآیندهای تولید به چالش های منحصر به فرد سیگنال های فرکانس بالا می پردازند: از دست دادن کم، مقاومت کنترل شده و سرکوب EMI.
در حالی که PCB های RF گران تر و پیچیده تر از PCB های استاندارد هستند ، مزایای عملکرد آنها برای برنامه های بی سیم حیاتی غیر قابل جایگزینی است.مس رولد، و ENIG پایان می تواند از دست دادن سیگنال را به میزان 60٪ در 28GHz کاهش دهد، که تفاوت بین یک سلول کوچک 5G که یک بلوک شهر را پوشش می دهد و یکی که یک محله را پوشش می دهد را ایجاد می کند.
با پیشرفت تکنولوژی بی سیم (رادار 6G، 100GHz، ستاره های ماهواره ای) ، تقاضا برای PCB های RF با عملکرد بالا فقط رشد خواهد کرد.و بهترین شیوه های طراحی، شما قادر خواهید بود دستگاه هایی را بسازید که از منحنی جلوتر بمانند و سرعت های سریعتر، مسافت های طولانی تر و اتصال بی سیم قابل اعتماد تری را ارائه دهند.
برای تولید کنندگان و مهندسان، همکاری با متخصصان PCB RF مانند LT CIRCUIT تضمین می کند که طرح های شما با تحمل های سختگیرانه و الزامات عملکرد فناوری بی سیم مدرن مطابقت داشته باشد.با تخصص و مواد مناسبPCB های RF فقط سیگنالها را انتقال نمی دهند بلکه جهان را به هم متصل می کنند.
درخواست خود را به طور مستقیم به ما بفرستید