Die HF-Leiterplatte kontrolliert die Leitungsbreitentoleranz innerhalb von ± 0,5 mil, mit dem Hauptziel, die charakteristische Impedanz in Hochfrequenzszenarien strikt zu fixieren, Impedanzfehlanpassungen, Verluststöße, Phasenverschiebungen und andere Probleme zu vermeiden und die Leistung und Zuverlässigkeit der HF-Verbindung sicherzustellen.
Starre Beschränkungen der Impedanzkontrolle
Die charakteristische Impedanz der Kernübertragungsleitung von HF-Schaltkreisen (z. B. 50-Ω-Mikrostreifenleitungen) wird durch die Leitungsbreite, die Dielektrikumsdicke, die Kupferdicke und die Dielektrizitätskonstante bestimmt, wobei die Leitungsbreite eine der empfindlichsten Variablen ist.
Technische Tests haben gezeigt, dass sich die Impedanz bei jeder Abweichung der Linienbreite um 0,025 mm (ca. 1 mil) direkt um 5–6 Ω verschiebt; Wenn die Linienbreitenabweichung 0,01 mm (ca. 0,4 mil) beträgt, ändert sich die Impedanz um 2–3 Ω.
Bei Anwendungen auf HF-Niveau muss die Impedanztoleranz auf ± 3 % kontrolliert werden (d. h. die Abweichung unter dem 50-Ω-Ziel beträgt höchstens ± 1,5 Ω), und eine Leitungsbreitentoleranz von ± 0,5 mil reicht gerade aus, um Impedanzschwankungen innerhalb dieses sicheren Bereichs zu begrenzen und zu vermeiden, dass die Impedanz den Standard überschreitet.
Unterdrückung der Signalreflexion und Überschreitung des Stehwellenverhältnisses
Selbst eine Impedanzabweichung von 2 Ω in HF-Systemen kann zu erheblicher Signalreflexion führen und das Stehwellenverhältnis (VSWR) direkt verschlechtern.
Eine durch eine Abweichung der Leitungsbreite verursachte Impedanzfehlanpassung kann einen Teil der Signalleistung zurück zum Sendeende reflektieren und so die Effizienz der Leistungsübertragung verringern. In schweren Fällen kann es sogar zum Ausfall des Leistungsverstärkers kommen und den HF-Frontend-Chip direkt beschädigen.
In Hochfrequenzszenarien wie dem in Fahrzeugen montierten 77-GHz-Millimeterwellenradar führt eine Impedanzabweichung von mehr als ± 8 % zu einer deutlichen Verkürzung der Erkennungsentfernung, und eine Linienbreitengenauigkeit von ± 0,5 mil ist die Grundvoraussetzung für die Gewährleistung der Radarerkennungsleistung.
Kontrollieren Sie den Anstieg der Hochfrequenz-Einfügungsdämpfung
Im Hochfrequenzband im GHz-Bereich führt der Skin-Effekt dazu, dass der Strom nur wenige Mikrometer von der Leiteroberfläche entfernt fließt, und der Effekt der Linienbreitenabweichung auf den Leiterverlust wird stark verstärkt.
Experimentelle Daten zeigen, dass im 77-GHz-Frequenzband bei jeder Abweichung der Leitungsbreite von 0,02 mm der Leiterverlust direkt um 28 % zunimmt, wertvolles Verbindungsbudget verbraucht und die Rauschzahl auf der Empfangsseite verschlechtert.
Eine unzureichende Linienbreitengenauigkeit kann auch zu einer Zunahme der Rauheit der Routing-Kante führen, was den Streuverlust von Hochfrequenzsignalen weiter verschlimmert und dazu führt, dass die Einfügungsdämpfung bei 28 GHz den Designschwellenwert weit übersteigt.
Stellen Sie Phasenkonsistenz und Schaltungsleistung sicher
Die Verkabelung auf einer HF-Leiterplatte ist nicht mehr nur eine einfache Verbindungsleitung, sondern Teil passiver Komponenten wie Filter, Leistungsteiler, Koppler usw. Eine Abweichung der Leitungsbreite kann die elektrische Länge der Übertragungsleitung direkt verändern.
In Phased-Array- und Mehrkanal-HF-Modulen kann eine Linienbreitenabweichung von ± 0,5 mil oder mehr zu inakzeptablen Phasenverschiebungen führen, die Phasensynchronisation zwischen Kanälen stören und zu einem Strahlausrichtungsversatz und einer Verringerung der Verstärkung führen.
Bei Mikrostreifenfiltern führt das Überschreiten der Linienbreitentoleranz direkt zu einer Änderung der Größe der Resonanzeinheit, was zu einer Verschiebung der Mittenfrequenz des Durchlassbands und einem Anstieg der Einfügungsdämpfung im Band führt, was völlig von den Leistungsindikatoren des Simulationsdesigns abweicht.