מבנה לרבד לוח RF ודרישות חיווט

בנוסף לעכבה של קו האות RF, המבנה המרובד של לוח RF PCB יחיד צריך לקחת בחשבון גם נושאים כמו פיזור חום, זרם, מכשירים, EMC, מבנה ואפקט העור. בדרך כלל אנחנו נמצאים בשכבות ובערימה של לוחות מודפסים רב שכבתיים. פעל לפי כמה עקרונות בסיסיים:

 

א) כל שכבה של ה-RF PCB מכוסה בשטח גדול ללא מישור כוח. השכבות הסמוכות העליונות והתחתונות של שכבת חיווט RF צריכות להיות מטוסי הארקה.

גם אם מדובר בלוח מעורב דיגיטלי-אנלוגי, לחלק הדיגיטלי יכול להיות מישור כוח, אך אזור ה-RF עדיין צריך לעמוד בדרישה של ריצוף בשטח גדול בכל קומה.

ב) עבור הפאנל הכפול RF, השכבה העליונה היא שכבת האות, והשכבה התחתונה היא מישור ההארקה.

לוח יחיד RF ארבע שכבות, השכבה העליונה היא שכבת האות, השכבה השנייה והרביעית הן מטוסי הארקה, והשכבה השלישית מיועדת לקווי מתח ובקרה. במקרים מיוחדים, ניתן להשתמש בקווי אות RF מסוימים בשכבה השלישית. עוד שכבות של לוחות RF, וכן הלאה.
ג) עבור המטוס האחורי RF, שכבות פני השטח העליונות והתחתונות הן קרקע. על מנת להפחית את אי המשכיות העכבה הנגרמת על ידי חיבורים ומחברים, השכבות השנייה, השלישית, הרביעית והחמישית משתמשות באותות דיגיטליים.

שכבות הסטריפליין האחרות על המשטח התחתון הן כולן שכבות האות התחתונות. באופן דומה, שתי השכבות הסמוכות של שכבת אות ה-RF צריכות להיות קרקעות, וכל שכבה צריכה להיות מכוסה בשטח גדול.

ד) עבור לוחות RF בעלי הספק גבוה וזרם גבוה, יש למקם את הקישור הראשי של RF על השכבה העליונה ולחבר עם קו מיקרו-סטריפ רחב יותר.

זה תורם לפיזור חום ואובדן אנרגיה, ומפחית שגיאות קורוזיה בתיל.

ה) מישור הכוח של החלק הדיגיטלי צריך להיות קרוב למישור ההארקה ומסודר מתחת למישור ההארקה.

באופן זה, הקיבול בין שתי לוחות המתכת יכול לשמש כקבל החלקה לאספקת החשמל, ובמקביל, מישור ההארקה יכול גם להגן על זרם הקרינה המופץ על מישור הכוח.

הדרישות הספציפיות של שיטת הערימה וחלוקת המטוסים יכולות להתייחס ל"20050818 מפרט עיצוב לוח מודפס-EMC Requirements" שהוכרז על ידי מחלקת העיצוב של EDA, והסטנדרטים המקוונים ינצחו.

2
דרישות חיווט לוח RF
2.1 פינה

אם עקבות אות ה-RF עוברים בזווית ישרה, רוחב הקו האפקטיבי בפינות יגדל, והעכבה תהפוך לבלתי רציפה ותגרום להחזרות. לכן יש צורך להתמודד עם הפינות, בעיקר בשתי שיטות: חיתוך פינות ועיגול.

(1) הפינה החתוכה מתאימה לכיפופים קטנים יחסית, והתדר הרלוונטי של הפינה החתוכה יכול להגיע ל-10GHz

 

 

(2) רדיוס זווית הקשת צריך להיות גדול מספיק. באופן כללי, ודא: R>3W.

2.2 חיווט Microstrip

השכבה העליונה של ה-PCB נושאת את אות ה-RF, והשכבה המישורית מתחת לאות ה-RF חייבת להיות מישור הארקה שלם כדי ליצור מבנה קו מיקרו-סטריפ. כדי להבטיח את השלמות המבנית של קו המיקרו-סטריפ, קיימות הדרישות הבאות:

(1) הקצוות משני צידי קו המיקרו-סטריפ חייבים להיות ברוחב של 3W לפחות מקצה מישור ההארקה מתחת. ובטווח 3W, אסור שיהיו חיבורים לא מוארקים.

(2) יש לשמור על המרחק בין קו המיקרו-סטריפ לקיר המגן מעל 2W. (הערה: W הוא רוחב הקו).

(3) יש לטפל בקווי מיקרו-סטריפ מנותקים באותה שכבה בעור נחושת טחון ולהוסיף דרך טחונים לעור הנחושת הטחון. מרווח החורים קטן מ-λ/20, והם מסודרים באופן שווה.

קצה נייר הנחושת הטחון צריך להיות חלק, שטוח וללא כתמים חדים. מומלץ שהקצה של הנחושת המחופה בקרקע יהיה גדול או שווה לרוחב של 1.5W או 3H מקצה קו המיקרו-סטריפ, ו-H מייצג את עובי המצע המיקרו-סטריפ.

(4) חל איסור על חיווט אות RF לחצות את פער מישור ההארקה של השכבה השנייה.
2.3 חיווט פס
אותות בתדר רדיו עוברים לפעמים דרך השכבה האמצעית של ה-PCB. הנפוץ ביותר הוא מהשכבה השלישית. השכבה השנייה והרביעית חייבות להיות מישור הארקה שלם, כלומר, מבנה רצועה אקסצנטרי. תקינותו המבנית של קו הרצועה תובטח. הדרישות יהיו:

(1) הקצוות משני צידי קו הרצועה הם ברוחב של 3W לפחות מהקצוות של מישור ההארקה העליון והתחתון, ובתוך 3W, אסור שיהיו חיבורים לא מוארקים.

(2) אסור לרצועת RF לחצות את הפער בין מישור ההארקה העליון והתחתון.

(3) יש לטפל בקווי הרצועה באותה שכבה בעור נחושת טחון ולצרף צינורות טחונים לעור הנחושת הטחון. מרווח החורים קטן מ-λ/20, והם מסודרים באופן שווה. קצה נייר הנחושת הטחון צריך להיות חלק, שטוח וללא כתמים חדים.

מומלץ שקצה עור הנחושת המחופה בקרקע יהיה גדול או שווה לרוחב של 1.5W או לרוחב של 3H מקצה קו הרצועה. H מייצג את העובי הכולל של השכבות הדיאלקטריות העליונות והתחתונות של קו הרצועה.

(4) אם קו הרצועה אמור לשדר אותות בעלי הספק גבוה, כדי למנוע שרוחב הקו של 50 אוהם יהיה דק מדי, בדרך כלל יש לחלול את עורות הנחושת של מישור הייחוס העליון והתחתון של אזור קו הרצועה, וכן רוחב ההחללה הוא קו הרצועה יותר מפי 5 מהעובי הדיאלקטרי הכולל, אם רוחב הקו עדיין אינו עומד בדרישות, אזי מישורי הייחוס של השכבה השניה העליונה והתחתון הסמוכים חלולים החוצה.