Design PBC a radiofrequenza: cosa dovresti sapere?
I circuiti stampati a radiofrequenza (PCB RF) e i circuiti stampati a microonde sono definiti come circuiti stampati ad alta frequenza. Il PCB RF funziona al di sopra di 100 MHz, mentre il PCB a microonde funziona al di sopra di 2 GHz. Il PCB ad alta frequenza viene utilizzato principalmente per applicazioni che richiedono una trasmissione del segnale speciale tra oggetti. Esempi di applicazioni sono sistemi avanzati di sicurezza automobilistica, telefoni cellulari, installazioni radar, ecc.
PCB RF vs PCB convenzionale
Rispetto al PCB convenzionale, il i layout di PCB RF e PCB a microonde sono difficili da progettare. Il primo motivo è che entrambi sono circuiti di parametri distribuiti, che sono facili da produrre sia effetti di pelle che di accoppiamento. Inoltre, anche le interferenze e le radiazioni nei circuiti sono difficili da controllare nell'effettiva progettazione del PCB. Gli altri problemi comuni relativi alla ricezione o alla trasmissione di segnali radio sono la sensibilità al rumore, l'interferenza incrociata tra circuiti digitali e circuiti analogici e tolleranze di impedenza più strette. Perciò, bilanciare i vantaggi e gli svantaggi di un design PCB e ridurre al minimo le interferenze aiuterà il PCB RF e il PCB a microonde a ottenere le loro migliori prestazioni.
Quale materiale per PCB RF?
La scelta del miglior materiale di substrato per PCB RF e PCB a microonde gioca un ruolo fondamentale nella fase iniziale della progettazione del circuito. Ciò contribuisce alle prestazioni eccezionali e all'affidabilità dei prodotti finali. Alcuni aspetti come la permittività relativa, la perdita tangente, lo spessore e l'ambiente dovrebbero essere presi in considerazione quando si decide il materiale del substrato per la progettazione del PCB.
Il rapporto tra la permittività del vuoto e la costante dielettrica è la permittività relativa. Per soddisfare le esigenze di spazio e peso della tavola, la permettività relativa del substrato PCB RF e microonde deve essere sufficientemente alta. Tali parametri come la larghezza della linea, la lunghezza d'onda della frequenza operativa del circuito e le dimensioni approssimative dei componenti principali devono essere determinati prima di finalizzare i materiali del substrato. Ciò contribuisce a disegnare lo schema del circuito, stabilendo così la permettività relativa massima e minima appropriata. Inoltre, per mantenere le prestazioni elettriche all'interno dell'intervallo di tolleranza, la deviazione relativa della permittività fornita dal produttore del materiale di supporto deve essere sufficientemente bassa.
Cos'è la perdita dielettrica?
La perdita dielettrica è una funzione della tangente di perdita e della permittività relativa. Per soddisfare i requisiti di potenza in ingresso e in uscita evitando problemi di dissipazione del calore entro un determinato intervallo di frequenza, la perdita di materiale del substrato deve essere sufficientemente bassa poiché la perdita dielettrica influirà sulla caratteristica di frequenza.
Per quanto riguarda lo spessore del Materiale del substrato PCB, è correlato alla larghezza della traccia, alle prestazioni meccaniche, alla stabilità dimensionale, al costo, alla conformabilità, alla rottura del dielettrico e alla capacità di gestione della potenza. Durante la produzione, tracce ad alta impedenza su substrati sottili possono richiedere un'ampiezza di traccia estremamente ridotta. In termini di stabilità dimensionale, i substrati sottili hanno prestazioni peggiori rispetto ai substrati spessi. Inoltre, i substrati sottili possono anche causare battute d'arresto per i produttori o comportare un aumento dei costi. La limitazione della capacità di gestione della potenza del PCB ad alta frequenza può essere alleviata aumentando lo spessore del materiale del substrato.
Le principali proprietà del materiale che dovrebbero essere considerate nella la selezione di materiali per substrati PCB RF e microonde include stabilità della temperatura, resistenza all'umidità e prestazioni chimiche e anti-radiazioni. La permettività relativa può influenzare le prestazioni elettriche all'interno dell'intervallo di temperatura di esercizio poiché la permettività relativa cambia con la temperatura. Il materiale del substrato selezionato per PCB ad alta frequenza dovrebbe avere un basso assorbimento di umidità in modo che le prestazioni elettriche della scheda non vengano ridotte in modo significativo in un ambiente ad alta umidità. Inoltre, la tecnologia utilizzata deve essere compatibile con la resistenza chimica e la resistenza ai solventi del materiale del substrato. Nelle applicazioni spaziali o nucleari, il materiale del substrato sarà influenzato da una grande quantità di radiazioni ionizzanti. È necessario stimare l'impatto delle radiazioni ionizzanti sulle proprietà meccaniche ed elettriche del substrato. Allo stesso tempo, l'effetto cumulativo dovrebbe essere confrontato con l'effettiva vita operativa della scheda.
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