RF PCB kiểm soát dung sai độ rộng đường truyền trong phạm vi ± 0,5 triệu, với mục tiêu cốt lõi là khóa chặt trở kháng đặc tính trong các tình huống tần số cao, tránh sự không khớp trở kháng, tăng tổn thất, dịch pha và các vấn đề khác, đồng thời đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của liên kết RF.
Các ràng buộc cứng nhắc của điều khiển trở kháng
Trở kháng đặc tính của đường truyền lõi của mạch RF (chẳng hạn như đường truyền vi dải 50 Ω) được xác định bởi độ rộng đường truyền, độ dày điện môi, độ dày đồng và hằng số điện môi, trong đó độ rộng đường truyền là một trong những biến số nhạy cảm nhất.
Các thử nghiệm kỹ thuật đã chỉ ra rằng cứ mỗi độ lệch 0,025mm (khoảng 1mil) của chiều rộng đường truyền, trở kháng sẽ dịch chuyển trực tiếp 5-6 Ω; Nếu độ lệch chiều rộng đường truyền là 0,01mm (khoảng 0,4 triệu), trở kháng sẽ thay đổi 2-3 Ω.
Các ứng dụng mức RF yêu cầu dung sai trở kháng phải được kiểm soát trong phạm vi ± 3% (tức là độ lệch dưới mục tiêu 50 Ω Nhỏ hơn hoặc bằng ± 1,5 Ω) và dung sai độ rộng đường truyền ± 0,5 triệu là vừa đủ để hạn chế dao động trở kháng trong phạm vi an toàn này và tránh trở kháng vượt quá tiêu chuẩn.
Ngăn chặn sự phản xạ tín hiệu và vượt quá tỷ lệ sóng đứng
Ngay cả độ lệch trở kháng 2 Ω trong hệ thống RF cũng có thể gây ra sự phản xạ tín hiệu đáng kể, trực tiếp làm suy giảm tỷ lệ sóng đứng (VSWR).
Trở kháng không khớp do độ rộng đường truyền có thể phản ánh một số công suất tín hiệu trở lại đầu phát, làm giảm hiệu suất truyền tải điện. Trong những trường hợp nghiêm trọng, nó thậm chí có thể làm hỏng bộ khuếch đại công suất và làm hỏng trực tiếp chip đầu cuối RF.
Trong các tình huống tần số cao như radar sóng milimet gắn trên xe 77GHz, độ lệch trở kháng vượt quá ± 8% sẽ rút ngắn đáng kể khoảng cách phát hiện và độ chính xác độ rộng đường truyền ± 0,5 triệu là yêu cầu cơ bản để đảm bảo hiệu suất phát hiện radar.
Kiểm soát sự gia tăng tổn thất chèn tần số cao
Trong dải tần số vô tuyến GHz, hiệu ứng bề mặt khiến dòng điện chỉ chạy trong phạm vi vài micromet trên bề mặt dây dẫn và ảnh hưởng của độ lệch độ rộng đường truyền đến tổn hao dây dẫn được khuếch đại mạnh.
Dữ liệu thực nghiệm cho thấy ở dải tần 77GHz, cứ mỗi sai lệch 0,02mm về độ rộng đường truyền, tổn hao dây dẫn sẽ trực tiếp tăng 28%, tiêu tốn ngân sách liên kết có giá trị và làm giảm chỉ số nhiễu ở đầu thu.
Độ chính xác của độ rộng đường không đủ cũng có thể dẫn đến sự gia tăng độ nhám của cạnh định tuyến, làm trầm trọng thêm tình trạng mất tán xạ của tín hiệu tần số cao và gây ra suy hao chèn ở tần số 28GHz vượt xa ngưỡng thiết kế.
Đảm bảo tính nhất quán của pha và hiệu suất mạch
Hệ thống dây điện trên RF PCB không còn chỉ là một đường kết nối đơn giản mà là một phần của các bộ phận thụ động như bộ lọc, bộ chia nguồn, bộ ghép nối, v.v. Độ lệch độ rộng đường dây có thể thay đổi trực tiếp chiều dài điện của đường truyền.
Trong mô-đun RF đa kênh và mảng pha, độ lệch băng thông từ ± 0,5 triệu trở lên có thể gây ra sự dịch pha không được chấp nhận, làm gián đoạn đồng bộ hóa pha giữa các kênh và dẫn đến độ lệch hướng chùm tia và giảm mức khuếch đại.
Đối với các bộ lọc vi dải, việc vượt quá dung sai băng thông sẽ trực tiếp thay đổi kích thước của đơn vị cộng hưởng, dẫn đến sự thay đổi tần số trung tâm của băng thông và sự gia tăng suy hao chèn băng tần, sai lệch hoàn toàn so với các chỉ số hiệu suất của thiết kế mô phỏng.