PCB RF تحمل عرض خط را در ± 0.5mil کنترل می کند، با هدف اصلی قفل کردن دقیق امپدانس مشخصه در سناریوهای فرکانس بالا، اجتناب از عدم تطابق امپدانس، افزایش تلفات، تغییر فاز و سایر مسائل، و اطمینان از عملکرد و قابلیت اطمینان پیوند RF.
محدودیت های سخت کنترل امپدانس
امپدانس مشخصه خط انتقال هسته مدارهای RF (مانند خطوط میکرو نواری 50 Ω) با عرض خط، ضخامت دی الکتریک، ضخامت مس و ثابت دی الکتریک تعیین می شود که عرض خط یکی از حساس ترین متغیرها است.
آزمایش‌های مهندسی نشان داده‌اند که به ازای هر 0.025 میلی‌متر (تقریباً 1 میلی‌متر) انحراف در عرض خط، امپدانس مستقیماً 5-6 Ω تغییر می‌کند. اگر انحراف عرض خط 0.01 میلی متر (حدود 0.4 میلی متر) باشد، امپدانس 2-3 Ω تغییر می کند.
کاربردهای سطح RF مستلزم کنترل تحمل امپدانس در ± 3٪ (یعنی انحراف زیر هدف 50 Ω کمتر از یا مساوی ± 1.5 Ω) است، و تحمل عرض خط ± 0.5 mil برای محدود کردن نوسانات امپدانس در این محدوده امن و جلوگیری از امپدانس بیش از حد استاندارد کافی است.
سرکوب بازتاب سیگنال و بیش از نسبت موج ایستاده
حتی یک انحراف امپدانس 2 Ω در سیستم‌های RF می‌تواند باعث انعکاس سیگنال قابل توجهی شود و مستقیماً نسبت موج ایستاده (VSWR) را بدتر کند.
عدم تطابق امپدانس ناشی از انحراف عرض خط می تواند مقداری از توان سیگنال را به انتهای فرستنده منعکس کند و بازده انتقال نیرو را کاهش دهد. در موارد شدید، حتی می تواند تقویت کننده قدرت را معکوس کند و به طور مستقیم به تراشه جلویی RF آسیب برساند.
در سناریوهای فرکانس بالا مانند رادار موج میلی‌متری روی خودرو 77 گیگاهرتز، انحراف امپدانس بیش از 8 ± به طور قابل‌توجهی فاصله تشخیص را کوتاه می‌کند و دقت عرض خط ± 0.5 میل شرط اساسی برای اطمینان از عملکرد تشخیص رادار است.
موج از دست دادن درج فرکانس بالا را کنترل کنید
در باند فرکانس رادیویی گیگاهرتز، اثر پوسته باعث می شود جریان تنها در چند میکرومتر از سطح هادی جریان یابد و اثر انحراف عرض خط بر از دست دادن هادی به شدت تقویت می شود.
داده‌های تجربی نشان می‌دهند که در باند فرکانس 77 گیگاهرتز، به ازای هر 0.02 میلی‌متر انحراف در عرض خط، تلفات هادی به طور مستقیم 28٪ افزایش می‌یابد که بودجه لینک ارزشمند را مصرف می‌کند و رقم نویز در انتهای گیرنده را بدتر می‌کند.
دقت ناکافی عرض خط همچنین می‌تواند منجر به افزایش زبری لبه مسیریابی شود، که باعث تشدید افت پراکندگی سیگنال‌های فرکانس بالا و باعث تلفات درج در 28 گیگاهرتز می‌شود که بسیار بیشتر از آستانه طراحی است.
از ثبات فاز و عملکرد مدار اطمینان حاصل کنید
سیم کشی روی PCB RF دیگر فقط یک خط اتصال ساده نیست، بلکه بخشی از اجزای غیرفعال مانند فیلترها، تقسیم کننده های برق، کوپلرها و غیره است. انحراف عرض خط می تواند مستقیماً طول الکتریکی خط انتقال را تغییر دهد.
در آرایه‌های فازی و ماژول‌های RF چند کاناله، انحراف عرض خط ± 0.5 میلی‌متر یا بیشتر می‌تواند باعث تغییر فاز غیرقابل قبول شود، همگام‌سازی فاز بین کانال‌ها را مختل کند و منجر به افست اشاره‌کردن پرتو و کاهش بهره شود.
برای فیلترهای میکرواستریپ، بیش از حد تحمل پهنای خط، اندازه واحد تشدید را مستقیماً تغییر می‌دهد، که منجر به تغییر فرکانس مرکزی باند عبور و افزایش از دست دادن باند می‌شود که به طور کامل از شاخص‌های عملکرد طراحی شبیه‌سازی منحرف می‌شود.