Struktura laminatne plošče RF in zahteve za ožičenje

Poleg impedance linije RF signala mora laminirana struktura enojne plošče RF PCB upoštevati tudi vprašanja, kot so odvajanje toplote, tok, naprave, EMC, struktura in učinek kože. Običajno se ukvarjamo s plastenjem in zlaganjem večslojnih tiskanih plošč. Upoštevajte nekaj osnovnih načel:

 

A) Vsaka plast RF tiskanega vezja je pokrita z veliko površino brez napajalne ravnine. Zgornji in spodnji sosednji sloj RF ožičenja morata biti ozemljeni ravnini.

Tudi če gre za digitalno-analogno mešano ploščo, ima lahko digitalni del napajalno ravnino, vendar mora RF območje še vedno izpolnjevati zahtevo po tlakovanju velike površine v vsakem nadstropju.

B) Pri RF dvojni plošči je zgornja plast signalna plast, spodnja plast pa ozemljitvena plošča.

Štiriplastna RF enojna plošča, zgornja plast je signalna plast, druga in četrta plast sta ozemljitvena plošča, tretja plast pa je za napajalne in krmilne vode. V posebnih primerih se lahko nekatere RF signalne linije uporabijo na tretji plasti. Več plasti RF plošč itd.
C) Za RF hrbtno ploščo sta zgornja in spodnja površinska plast brušena. Da bi zmanjšali prekinitev impedance, ki jo povzročajo prehodi in priključki, drugi, tretji, četrti in peti sloj uporabljajo digitalne signale.

Druge trakaste plasti na spodnji površini so vse spodnje signalne plasti. Podobno morata biti obe sosednji plasti RF-signalnega sloja zmleti in vsak sloj mora biti pokrit z veliko površino.

D) Pri visokozmogljivih RF ploščah z visokim tokom mora biti RF glavna povezava nameščena na zgornji plasti in povezana s širšo mikrotrakasto linijo.

To prispeva k odvajanju toplote in izgubi energije, kar zmanjšuje napake zaradi korozije žice.

E) Močnostna ravnina digitalnega dela mora biti blizu ozemljitvene plošče in razporejena pod ozemljitveno ploščo.

Na ta način se lahko kapacitivnost med obema kovinskima ploščama uporabi kot gladilni kondenzator za napajanje, hkrati pa lahko ozemljitvena plošča tudi zaščiti sevalni tok, porazdeljen na močnostni ravnini.

Poseben način zlaganja in zahteve za razdelitev ravnin se lahko nanašajo na »20050818 Specifikacije za načrtovanje plošče tiskanega vezja – zahteve za elektromagnetno združljivost«, ki jih je objavil Oddelek za oblikovanje EDA, prevladajo pa spletni standardi.

2
Zahteve za ožičenje plošče RF
2.1 Kotiček

Če sledi RF signala potekajo pod pravim kotom, se bo efektivna širina črte na vogalih povečala, impedanca pa bo postala prekinjena in povzročila odboje. Zato se je treba ukvarjati z vogali, predvsem na dva načina: rezanje vogalov in zaokroževanje.

(1) Odrezani vogal je primeren za relativno majhne ovinke, uporabna frekvenca odrezanega vogala pa lahko doseže 10 GHz

 

 

(2) Polmer kota loka mora biti dovolj velik. Na splošno zagotovite: R>3W.

2.2 Mikrotrakasto ožičenje

Zgornja plast tiskanega vezja prenaša RF signal, ravna plast pod RF signalom pa mora biti popolna ozemljitvena ravnina, da se tvori mikrotrakasta linijska struktura. Da bi zagotovili strukturno celovitost mikrotrakaste linije, obstajajo naslednje zahteve:

(1) Robovi na obeh straneh mikrotrakastega voda morajo biti široki najmanj 3 W od spodnjega roba ozemljitvene plošče. In v območju 3W ne sme biti nobenih neozemljenih prehodov.

(2) Razdalja med mikrotrakastim vodnikom in zaščitno steno mora biti nad 2 W. (Opomba: W je širina črte).

(3) Nesklopljene mikrotrakaste linije v istem sloju je treba obdelati z zmleto bakreno prevleko, brušeno bakreno prevleko pa je treba dodati zmletim prehodom. Razmik med luknjami je manjši od λ/20 in so enakomerno razporejene.

Rob brušene bakrene folije mora biti gladek, raven in brez ostrih robov. Priporočljivo je, da je rob brušenega bakra večji ali enak širini 1,5 W ali 3H od roba mikrotrakaste črte, H pa predstavlja debelino medija mikrotrakaste podlage.

(4) Prepovedano je, da ožičenje RF signala prečka režo ozemljitvene ravnine drugega sloja.
2.3 Trakasto ožičenje
Radiofrekvenčni signali včasih prehajajo skozi srednjo plast tiskanega vezja. Najpogostejši je iz tretje plasti. Druga in četrta plast morata biti popolna ozemljitvena ravnina, to je ekscentrična trakasta struktura. Zagotovljena mora biti strukturna celovitost trakastega voda. Zahteve so:

(1) Robovi na obeh straneh traku so široki vsaj 3W od zgornjega in spodnjega roba ozemljitvene ravnine, znotraj 3W pa ne sme biti nobenih neozemljenih prehodov.

(2) RF trakastemu valovodu je prepovedano prečkati režo med zgornjo in spodnjo ozemljitveno ploščo.

(3) Tračne črte v istem sloju je treba obdelati z zmletim bakrenim slojem, zmletim bakrenim slojem pa je treba dodati brušene prehode. Razmik med luknjami je manjši od λ/20 in so enakomerno razporejene. Rob brušene bakrene folije mora biti gladek, raven in brez ostrih robov.

Priporočljivo je, da je rob brušene bakrene obloge večji ali enak širini 1,5 W ali širini 3 H od roba traku. H predstavlja skupno debelino zgornje in spodnje dielektrične plasti traku.

(4) Če naj bi trakasti vod prenašal signale visoke moči, da bi preprečili, da bi bila širina črte 50 ohmov pretanka, je običajno treba bakrene obloge zgornje in spodnje referenčne ravnine območja trakastega voda izdolbiti in širina izdolbine je črta traku Več kot 5-kratna skupna debelina dielektrika; če širina črte še vedno ne izpolnjuje zahtev, sta zgornja in spodnja sosednja referenčna ravnina druge plasti izvotljeni.