Microstrips ho High-Frequency PCB Design: Tataiso e Feletseng

Selelekela

Moralo oa PCB o nang le maqhubu a phahameng o hloka taolo e nepahetseng ea phetiso ea lets'oao ho boloka botšepehi le ho fokotsa tahlehelo. Har'a meaho e fapaneng ea mela ea phetiso e fumanehang, li-microstrips tse moralo oa PCB o nang le maqhubu a phahameng li hlahella e le tharollo e amoheloang haholo bakeng sa lits'ebetso tsa RF le microwave. Sebopeho sena sa mola oa phetiso o kentsoeng holim'a metsi se fana ka tekano e ntle lipakeng tsa ts'ebetso, phihlello, le katleho ea litšenyehelo tsa tlhahiso. Ha maqhubu a ts'ebetso a ntse a eketseha elektroniki ea sejoale-joale, ho utloisisa litšobotsi tsa microstrip ho ba bohlokoa bakeng sa baenjiniere ba nts'etsapele litsamaiso tse se nang mohala, lits'ebetso tsa radar, le li-interface tsa dijithale tse potlakileng.

Microstrip ho PCB Design ke Eng?

Microstrip e na le mothati oa lets'oao o tsamaisang motlakase o behiloeng holim'a lera le ka ntle la PCB, le arotsoeng ho tloha sefofaneng sa fatše ke substrate ea dielectric. Sebopeho sena se bonahalang se le bonolo se theha tikoloho e laoloang ea motlakase moo ho ata ha lets'oao ho etsahalang ka karolo e itseng ka thepa ea dielectric le ka karolo e itseng ka moea o ka holim'a mothati. Tsela ea ho ata ha mehare e habeli e hlalosa litšobotsi tse ikhethang tsa motlakase oa microstrip 'me e fumana katleho ea eona lits'ebetsong tsa maqhubu a phahameng. Bakeng sa tlhahiso ea boto ea microstrip ea RO4350B , lipalo tsa bophara ba mothati li hloka botenya ba mantlha bo khethiloeng le profil ea koporo hammoho le constant ea dielectric ea moralo.

Sebopeho se pepesitsoeng sa li-microstrips se li etsa hore li khahle haholo bakeng sa li-circuits tsa RF tse hlokang ho kenngoa ha likarolo kapa ho fihlella probe. Monyetla ona oa phihlello, o kopantsoeng le litlhoko tse otlolohileng tsa tlhahiso, o hlalosa hore na hobaneng li-microstrip e lula e le khetho e ratoang bakeng sa phepelo ea manakana, likhokahano tsa RF, le likhoele tsa phetisetso tse tsamaellanang tse sebetsang ho tloha maqhubu a MHz ho ea ho GHz.

Microstrip vs Stripline: Liphapang tsa Bohlokoa ho Moqapi oa PCB o Phahameng ka ho Fetisisa

Ho utloisisa nako ea ho khetha li-microstrips ho feta li-strip ho hloka ho hlahloba liphapang tsa tsona tsa mantlha tsa sebopeho le motlakase. Sebopeho se seng le se seng se fana ka melemo e ikhethileng e tsamaellanang le litlhoko tse ikhethileng tsa moralo le lithibelo.

Moqaping oa PCB oa maqhubu a holimo, li-microstrips lia sebetsa hantle ha ho fumaneha habonolo le ho tsamaisa litsela tse theko e tlase ho tla pele, haholo-holo ho RF e ka pele kapa mesaletsa ea manakana. Li-stripline li fana ka tšireletso e phahameng le taolo e tsitsitseng ea impedance, e etsa hore li tšoanelehe bakeng sa liboto tse teteaneng tsa multilayer kapa lipara tse fapaneng tsa lebelo le phahameng. Khetho lipakeng tsa litlhophiso tsa microstrip vs stripline e ipapisitse le makhetlo a ts'ebetso, litlhoko tsa kutlo ea matšoao, le likhetho tse fumanehang tsa boto.

Lintlha tsa Moqapi oa Bohlokoa tse Amang Ts'ebetso ea Microstrip

Litekanyo tsa Geometri

Litšobotsi tsa ho thibela le ho ata ha li-microstrips li itšetlehile haholo ka li-parameter tse tharo tsa geometri: trace wide (w), bophahamo ba dielectric (h), le botenya ba koporo (t). Karo-karolelano ea bophara ho isa ho bophahamo (w/h) e sebetsa e le sesupo sa mantlha sa ho se sebetse hantle, ka litekanyetso tse tloaelehileng ho tloha ho 0.5 ho isa ho 2.0 bakeng sa meralo e tloaelehileng ea 50-ohm. Botenya ba koporo bo ama ka bobeli bophara bo sebetsang le tahlehelo ea conductor, e ba ea bohlokoa haholo maemong ao botebo ba letlalo bo atamelang botenya ba conductor.

Thepa ea Marang

Sephetho sa dielectric (Dk) se ama ka ho toba permittivity e sebetsang hantle le lebelo la lets'oao meahong ya microstrip. Thepa e ka tlase ya Dk e fokotsa sephetho sa dielectric se sebetsang hantle, e ntlafatsa lebelo la lets'oao le ho fokotsa ho hasana maqhubung a phahameng. Ho ba thata ha bokaholimo ho sebopeho sa conductor-dielectric ho hlahisa tahlehelo e eketsehileng ka ho eketseha ha khanyetso e sebetsang hantle, haholo-holo e bonahalang kaholimo ho 10 GHz moo botebo ba letlalo bo bapisoang le litekanyo tsa ho ba thata.

Lintho tsa Tikoloho

Li-overlay tsa maske tsa solder li fetola botsitso bo sebetsang ba dielectric ba microstrips, hangata li e eketsa ka 0.2 ho isa ho 0.5 ho latela botenya le sebopeho sa maske. Liphetoho tsa mocheso li baka liphetoho tsa boholo le thepa ea thepa tse fetolang boleng ba impedance, tse hlokang ho nahanoa ka hloko meralong e sebetsang ho pholletsa le maemo a fapaneng a mocheso. Ho monngoa ha mongobo linthong tse itseng tsa dielectric ho ka fetola boleng ba Dk haholo, ho etsa hore khetho ea thepa e be ea bohlokoa bakeng sa lits'ebetso tse pepesehileng tikolohong. Bakeng sa kaho ea boto ea microstrip ea AD300D , jiometri ea impedance e lokela ho baloa ho tsoa kaho ea laminate e khethiloeng le ho netefatsoa khahlanong le litlhoko tsa boto e felileng.

Letšoao la Botšepehi le Mekhoa ea Tahlehelo ho Moqapi oa Microstrip

Litahlehelo tsa Mokhanni

Phello ea letlalo e qobella maqhubu a maqhubu a phahameng hore a tsepamise maikutlo haufi le libaka tsa li-conductor, ka katleho ho fokotsa sebaka sa sefapano se fumanehang bakeng sa phallo ea hona joale. Ketsahalo ena e eketsa khanyetso ka ho lekana le motso oa lisekoere oa maqhubu, e leng se etsang hore tahlehelo ea li-conductor e be matla haholo ho maqhubu a tlase a microwave. Ho ba mahoashe ka holim'a metsi ho mpefatsa tahlehelo ea li-conductors ka ho eketsa bolelele ba tsela e sebetsang le ho etsa hore ho be le tšubuhlellano ea lintho tse sa tsitsang.

Litahlehelo tsa Dielectric

Tangent ea tahlehelo ea dielectric e etsa qeto ea matla a felloang ke matla ha maqhubu a motlakase a ntse a hola ka thepa ea substrate. Litahlehelo tsena li eketseha ka mokhoa o lumellanang le maqhubu 'me li fetoha mokhoa o ka sehloohong oa tahlehelo ho maqhubu a millimeter-wave. Meetso e phahameng ea maqhubu a microstrip e hloka lisebelisoa tse tlase tse nang le tahlehelo e tlase ho 0.002 ho boloka ts'ebetso e amohelehang ea tahlehelo ea ho kenya.

Mahlaseli le Kopanyo

Sebopeho sa sebaka se bulehileng sa li-microstrips ka tlhaho se khantša matla a motlakase, haholo-holo libakeng tse sa tsoeleng pele joalo ka li-bend, vias, le liphetoho tsa impedance. Mahlaseli ana a kenya letsoho tahlehelong ea ho kenya ha a ntse a ka baka tšitiso ea motlakase le li-circuits tse haufi. Karohano e nepahetseng lipakeng tsa mesaletsa ea microstrip e bapisang e fokotsa ho kopana, 'me sebaka sa karohano sa bonyane makhetlo a mararo sa bophahamo ba substrate hangata se fana ka ho itšehla thajana ho lekaneng.

Taolo ea Impedans le Mekhoa ea Moralo

Mekhoa ea ho Bala ea Impedans

Polelo e nepahetseng ea impedance bakeng sa li-microstrips e hloka lisebelisoa tse tsoetseng pele tsa ho etsa mohlala oa motlakase kapa li-equations tse sebetsang tse ikarabellang bakeng sa masimo a pherekano le litlamorao tsa phallo. Li-Calculator tsa maemo a indasteri joalo ka Polar Si9000 le Keysight ADS li fana ka likhakanyo tse tšepahalang tsa ho se sebetse ha li fanoa ka thepa e nepahetseng le boholo ba jiometri. Lisebelisoa tsena li kenyelletsa litokiso bakeng sa litlamorao tsa mask a solder, ho hlaka ha koporo, le thepa e itšetlehileng ka makhetlo a bohlokoa bakeng sa ntlafatso ea microstrip e phahameng haholo.

Tsamaiso ea Tsela ea ho Khutlela

Ho boloka litsela tse sa khaotseng tsa ho khutla ka tlas'a mesaletsa ea microstrip ho netefatsa hore ho na le tšitiso e sa lebelloang le ho fokotsa mahlaseli. Likhaohano kapa likheo sefofaneng sa litšupiso li khutlisetsa maqhubu ho fumana litsela tse ling, ho baka ho khaotsa ho tsuba le ho eketseha ha tlhahiso ea motlakase. Mawa ka ho bea le ho rera ka hloko ho boloka botshepehi ba tsela ya ho kgutla, haholoholo e bohlokwa haholo ha microstrips e fetoha pakeng tsa masela kapa mellwane ya sefofane sa motlakase.

Ntlafatso ea Geometri

Mekhoa ea ho fokotsa likhutlo, ho kenyeletsoa le ho chencha kapa ho kobeha, e fokotsa ho se khone ho mamella phetiso ea mahlaseli le ho fokotsa mahlaseli liphetohong tsa tataiso ho microstrip routing. Ho boloka bophara bo sa fetoheng ba trace ntle le liphetohong tse laoloang tsa impedance ho thibela lipontšo tse sa batleheng tse senyang botšepehi ba lets'oao . Liphetoho tse tenyetsehang li fana ka ho bapisa phetiso e boreleli ha ho hokahanngoa microstrips le likarolo tse nang le litlhoko tse fapaneng tsa phetiso ea mahlaseli.

Thepa le Mehopolo ea Tlhahiso

Khetho ea Maqhubu a Phahameng a Phahameng

Lisebelisoa tsa boleng bo holimo tse kang laminate e khethehileng e nang le tahlehelo e tlase, Taconic RF-35, le li-laminate tse thehiloeng ho PTFE li fana ka tangent e tlase ea tahlehelo le botsitso ba dielectric bo tsitsitseng ba bohlokoa bakeng sa lits'ebetso tsa microstrip tse nang le maqhubu a phahameng. Lisebelisoa tsena li boloka thepa ea motlakase e tsitsitseng ho pholletsa le maemo a mocheso le maqhubu, ho netefatsa ts'ebetso e ka lebelloang libakeng tse hlokang tlhokomelo. Khetho ea thepa e leka-lekanya litlhoko tsa ts'ebetso ea motlakase khahlanong le lithibelo tsa litšenyehelo le ho lumellana ha tlhahiso.

Tšusumetso ea Surface Finish

Khetho lipakeng tsa ENIG, silevera ea ho qoelisoa, le liphetho tse ling tsa bokaholimo li ama haholo ts'ebetso ea microstrip ea maqhubu a holimo ka ho fapana ha conductivity le bokaholimo ba bokaholimo. Silivera ea ho qoelisoa e fana ka conductivity e ntle haholo e nang le phapang e fokolang ea botenya, e etsa hore e be e loketseng maqhubu a fetang 10 GHz. ENIG e fana ka bophelo bo phahameng ba shelofo le ho solderability empa e hlahisa tahlehelo ea makenete ea nickel e bang ea bohlokoa maemong a holimo.

Maikutlo a ho Etsa

Ho laola mefuta e fapaneng ea botenya ba dielectric ho isa ho ± 10% ho netefatsa hore mamello ea impedance e lula e le ka har'a meeli e amohelehang bakeng sa likopo tse ngata tse phahameng. Ho tsitsa ha boima ba koporo le taolo ea etch factor ho lekanya ho nepahala ha bophara ba trace, ho ama ka kotloloho ho nepahala ha impedance. Mekhoa e tsoetseng pele ea tlhahiso litsing tse kang Highleap Electronics e fihlela mamello e tiileng e hlokahalang bakeng sa ts'ebetso e tšepahalang ea microstrip lits'ebetsong tse batlang.

Liphoso tse Tloaelehileng ho Moralo oa Microstrip

Impedans Discontinuities

Ho hlokomoloha taolo ea impedance nakong ea phetoho ea lera kapa lihokelo tsa likarolo ho theha likhakanyo tse theolang boleng ba lets'oao le ho eketsa tahlehelo ea ho khutla. Ho hloleha ho ikarabella bakeng sa litlamorao tsa mask a solder ho lebisa ho boleng ba impedance bo fetohang 5-10% ho tsoa ho sepheo sa moralo. Bophara bo sa tsitsang ka lebaka la puseletso e mpe kapa tlolo ea molao oa moralo bo hlahisa mefuta e fapaneng ea ho senyeha e bokellanang ho senyeha ho hoholo ha ts'ebetso.

Litlolo tsa Lifofane tsa Litšupiso

Ho tsamaisa li-microstrips ho pholletsa le lifofane tse arohaneng kapa meeli ea sefofane sa motlakase ho sitisa phallo ea hona joale e khutlang, ho baka ho khaotsa ho se sebetse le mahlaseli a motlakase. Mobu o sa lekaneng ka lebaka la ho teteana haufi le phetoho ea lera, o khutlisa maqhubu ka litsela tse telele, ho eketsa inductance le ho theola tšebetso ea maqhubu a holimo. Katoloso e sa lekaneng ea sefofane se ka nqane ho methati e fokotsa ts'ebetso ea ts'ireletso mme e eketsa khokahanyo e sa batleheng.

Maikutlo a Thepa ea Lintho

Ho sebelisa boleng ba kamehla ba dielectric ntle le ho nahana ka ho fapana ha lotho kapa ho itšetleha ka makhetlo a mangata ho lebisa ho se lumellaneng ha liboto tse entsoeng. Ho iphapanyetsa litlamorao tsa ho monya mongobo linthong tsa hygroscopic ho baka ts'ebetso e hoholehang libakeng tse mongobo. Ho hloleha ho ikarabella bakeng sa thepa e itšetlehileng ka mocheso ho fella ka liphetoho tse senyang tsamaiso ea tsamaiso ho pholletsa le mefuta ea mocheso oa ts'ebetso.

fihlela qeto e

Li-microstrips li bapala karolo ea bohlokoa moralong oa PCB oa maqhubu a phahameng , li fana ka tekano ea ts'ebetso ea motlakase, tlhahiso, le ts'ebeliso e ntle ea litšenyehelo. Sebopeho sa tsona sa tšimo e bulehileng se li etsa hore li be ntle bakeng sa li-front-ends tsa RF, mela ea phepelo ea antenna, le litsela tse ling tsa matšoao a lebelo le phahameng moo impedance e laoloang le tahlehelo e nyane li leng bohlokoa. Ka ho tseba likamano lipakeng tsa jiometri, thepa ea dielectric, le boitšoaro ba matšoao, baenjiniere ba ka rala li-microstrips tse fanang ka ts'ebetso e tsitsitseng esita le maqhubung a boemo ba GHz.

Leha ho le joalo, ho finyella liphello tse tsitsitseng, ha hoa itšetleha feela ka ho nepahala ha moralo empa hape ho itšetlehile ka tsebo ea tlhahiso. Highleap Electronics e fana ka:

• Taolo ea impedance e nepahetseng ka thepa e tsoetseng pele ea ho etsa le ho etsa liteko
• Bokhoni ba lisebelisoa tse phahameng ho kenyeletsoa le laminate e khethehileng e nang le tahlehelo e tlase, li-substrate tse thehiloeng ho Taconic le PTFE
• Tight process tolerances ho netefatsa botenya bo tsitsitseng ba dielectric le koporo e ts'oanang
• Ts'ehetso e felletseng ea boenjiniere ho tloha ho sebopeho sa impedance ho isa ho netefatso ea mohlala

Bakeng sa baenjiniere ba ntshetsang pele litsamaiso tsa RF tsa moloko o latelang kapa tsa dijithale tse potlakileng, Highleap Electronics e fana ka ts'epo ea tlhahiso le temohisiso ea tekheniki e hlokahalang bakeng sa ts'ebetso e phahameng ea microstrip. Ikopanye le sehlopha sa rona sa boenjiniere kajeno ho buisana ka litlhoko tsa hau tsa moralo oa PCB tse phahameng le ho hlahloba kamoo tlhahiso e laoloang ka nepo e ka ntlafatsang botšepehi ba lets'oao la sehlahisoa sa hau le ho tsitsa ha sona.