سه خطر مرگبار اصلی خطوط سیگنال RF که در زوایای قائم کار می‌کنند، قوانین اصلی آهن هستند که توسط کارخانه‌های باتجربه PCB پس از گام برداشتن مکرر در دام‌های تولید انبوه فرکانس بالا خلاصه شده‌اند. هر نقطه به طور مستقیم بازده و محدودیت عملکرد محصولات RF را تعیین می کند.
خطر پنهان 1: جهش امپدانس باعث خرابی پیوند کامل سیگنال می شودe
یک گوشه زاویه راست 90 درجه فوراً عرض خط معادل یک خط میکرو نوار استاندارد 50 Ω را حدود 20٪ افزایش می دهد و باعث می شود امپدانس محلی به شدت به 35-40 Ω کاهش یابد و یک ناپیوستگی امپدانس جدی ایجاد کند.
این ناپیوستگی باعث انعکاس قابل توجه سیگنال می شود. اندازه‌گیری شده است که یک زاویه راست می‌تواند حدود -30 دسی‌بل افت بازگشتی را در باند فرکانس 2.4 گیگاهرتز ایجاد کند، و نسبت موج ایستاده پس از آبشار چندین گوشه به‌طور تصاعدی بدتر می‌شود.
ایجاد اختلال مستقیم در شبکه تطبیق امپدانس که در مراحل اولیه دقیقاً اشکال زدایی شده بود، منجر به کاهش 3-5 نقطه ای در راندمان خروجی PA، افزایش 3-5 دسی بل در هارمونیک ها و حتی کاهش S11 از -15 دسی بل واجد شرایط به -8 دسی بل در باندهای فرکانسی بالاتر از 5.8 گیگاهرتز، منجر به کاهش راندمان شعاع 5.8 گیگاهرتز در کل 40 می شود.
یک تولیدکننده معروف روتر، یک بار مشکل تضعیف سیگنال دسته ای بیش از 10٪ را به دلیل چندین گوشه راست در سیم کشی RF تجربه کرد. تنها پس از ردیابی به این جزئیات بود که اصلاح کامل شد.
خطر پنهان 2: تشعشعات گوشه تیز باعث ایجاد EMI و تداخل بیش از حد استاندارد می شود
گوشه تیز بیرونی سیم کشی با زاویه سمت راست معادل یک آنتن دوقطبی مینیاتوری است و شدت تابش متناسب با مجذور فرکانس سیگنال است که آن را به یک کانون تشعشع طبیعی در برد RF تبدیل می کند.
شدت میدان تشعشع اندازه‌گیری شده در نقطه فرکانس 1 گیگاهرتز، 8dB μV/m در گوشه زاویه قائم‌تر از زاویه مایل 45 درجه است، که مستقیماً از حد FCC کلاس B به میزان 2dB فراتر می‌رود و در نتیجه آزمایش EMC کل دستگاه مستقیماً فاقد صلاحیت است.
تشعشعات با فرکانس بالا که به بیرون سرریز می شود می تواند با مدارهای حساس در ناحیه اطراف، مانند تقویت کننده های کم نویز مجاور و خطوط نمونه برداری آنالوگ با دقت بالا، تداخل ایجاد کند. در عین حال، می‌تواند باعث تداخل معکوس با ساعت‌های دیجیتال و مسیریابی داده‌های پرسرعت شود که منجر به ناهنجاری‌های منطقی سیستم، کاهش فاصله ارتباطی و مشکلات دیگر شود.
اسکن کاوشگر میدان نزدیک می تواند به وضوح غلظت قدرت میدان را در گوشه های زاویه قائم مشاهده کند و اجزای هارمونیک آن حتی می توانند تا باند فرکانس 10 گیگاهرتز گسترش پیدا کنند و دشواری اصلاح سازگاری الکترومغناطیسی کل دستگاه را تا حد زیادی بهبود بخشد.
خطر پنهان 3: عیوب فرآیند اچ باعث افزایش نرخ ضایعات تولید انبوه می شود
ساختار هندسی ویژه گوشه‌های زاویه‌دار، نقاط ضعف فرآیند طبیعی را در فرآیند حکاکی دسته‌ای PCB تشکیل می‌دهد که مستقیماً به دقت کنترل امپدانس آسیب می‌زند.
در طول فرآیند اچینگ، اچ ناکافی در گوشه های داخلی زوایای قائم رخ می دهد که منجر به باقیمانده پوسته مس اضافی و بیش از عرض خطوط محلی می شود. در گوشه های بیرونی، اچ بیش از حد ممکن است رخ دهد، که باعث ساییدگی پوست مسی و در نتیجه نازک شدن یا حتی شکستن مستقیم سیم می شود.
این انحراف فرآیند باعث نوسانات اضافی در امپدانس 50 Ω در اصل کاملاً کنترل شده می شود. هنگامی که با تحمل خود برد ترکیب می شود، انحراف امپدانس می تواند به راحتی از خط قرمز صنعت ± 10٪ عبور کند که منجر به شکست ثبات امپدانس در سراسر تخته شود.
برای محصولات پیشرفته مانند رادار موج میلی متری روی خودرو 77 گیگاهرتز و ماژول های فرکانس بالا 5G که به تحمل امپدانس در ± 5٪ نیاز دارند، انحراف فرآیند ناشی از زاویه مناسب مستقیماً باعث کاهش بازده دسته از 95٪ به زیر 70٪ می شود که به طور قابل توجهی هزینه های تولید را افزایش می دهد.
طرح اصلاح استاندارد سطح کارخانه
سازندگان PCB دارای مشخصات بهینه سازی گوشه روشنی برای پیوندهای RF در باندهای فرکانسی مختلف هستند که به طور کامل از سه نوع خطر پنهان ناشی از زاویه راست اجتناب می کنند:
سناریوی جهانی RF 2 ~ 5 گیگاهرتز: زاویه راست 90 درجه را با دو زاویه اریب 45 درجه بدون نیاز به فرآیندهای خاص جایگزین کنید، که می تواند از طریق فرآیند تولید معمولی کارخانه تخته به دست آید. نرخ تغییر امپدانس به طور مستقیم 60٪ کاهش می یابد.
سناریوهای فرکانس بالا بالای 5 گیگاهرتز: با استفاده از سیم کشی قوس دایره ای با شعاع انحنای بیشتر یا مساوی 3 برابر عرض خط، می توان به انتقال پیوسته امپدانس دست یافت و افت برگشتی در مقایسه با سیم کشی با زاویه راست 15 دسی بل بهبود می یابد.
سناریوهای شدیدی مانند رادار موج میلیمتری/77 گیگاهرتز: پردازش برش زاویه خم Mitred برای حذف ظرفیت انگلی جبران کننده فویل مس اضافی از گوشه های داخلی گوشه ها استفاده می شود و تأیید شبیه سازی HFSS برای اطمینان از اینکه شاخص S11 لینک بحرانی بهتر از -15dB است استفاده می شود.