Über RF PCB Design, Die Technologie entwickelt sich weiter und mit ihr auch die Schaltkreise, die ihr zugrunde liegen.
Bis in die 2010er Jahre besaßen nur sehr wenige Menschen drahtlose Geräte. Die Nachfrage nach HF-Leiterplatten, die für diese Geräte benötigt wurden, war nicht groß.
Heute hat fast jeder diese Geräte. Egal, ob es sich um Smartphones, Sensoren, Roboter oder Sicherheits- und Überwachungsgeräte handelt, die Nachfrage nach den HF-Leiterplatten, die diese Geräte nutzen, war noch nie so hoch.
Daher sollte jeder Leiterplattenhersteller lernen, wie man HF-Leiterplatten entwirft.
Obwohl es Ähnlichkeiten gibt, werden HF-Leiterplatten ganz anders entworfen als Standardleiterplatten. In diesem Leitfaden werden die Unterschiede herausgearbeitet und es wird gezeigt, worauf es bei der Entwicklung einer guten HF-Leiterplatte ankommt.
1、Was ist eine RF-Leiterplatte?
RF steht für „Radiofrequenz“. Es macht die Leiterplatten zu einem Teil, der mit einer viel höheren Frequenz als Standard-Leiterplatten arbeitet, beginnend bei 100 Megahertz (MHz).
Dies ist ein wesentlicher Unterschied zwischen RF-Leiterplatten und Standard-Leiterplatten. Die Fragen rund um das Design von HF-Leiterplatten werden darauf zurückkommen, da das Mikromanagement hoher Frequenzen ein wesentlicher Bestandteil des Designs einer HF-Leiterplatte ist.
Abbildung 1: RF-PCB-Design
2、Grundlegende Entwurfskonzepte für RF-Leiterplatten
Die höhere Frequenz von HF-Leiterplatten macht ihre Herstellung und ihr Design komplizierter. Es gibt vier Faktoren, die zu berücksichtigen sind, bevor man einen Entwurf für das Design einer HF-Leiterplatte erstellt.
2.1 Einige Konstanten
Der erste Unterschied zwischen HF- und Nicht-HF-Leiterplatten sind die Konstanten. Dielektrische Konstanten zum Beispiel können in Nicht-HF-Anwendungen als ein einziger Wert behandelt werden. Da die Frequenz einer HF-Leiterplatte jedoch viel höher ist, sollten sie als mehrere Werte behandelt werden.
2.2 Temperaturkontrolle
Aufgrund der höheren Frequenz, die in HF-Leiterplatten verwendet wird, können die Temperaturen innerhalb der Leiterplatte schwanken. Wenn die zur Herstellung der Leiterplatte verwendeten Materialien nicht richtig platziert sind, können diese Schwankungen außer Kontrolle geraten.
2.3 Benachbarte Abstände
Die am meisten optimierten HF-Leiterplatten enthalten vier Lagen. Der Aufbau einer vierlagigen Leiterplatte bedeutet, dass die einzelnen Komponenten so zueinander angeordnet werden müssen, dass alles korrekt zusammenarbeiten kann.
2.4 Materialauswahl
Um eine vierlagige Leiterplatte mit konstanten Temperaturen zu erstellen, müssen Sie Materialien wählen, die den geringsten Spielraum für Fehler bieten. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, um welche Materialien es sich dabei genau handelt und wie man sie verwendet.
3、Materialauswahl für RF-Leiterplatten
Die Wahl der richtigen Materialien ist der wichtigste Aspekt bei der Entwicklung von HF-Leiterplatten. Ob Sie nun zwei oder vier Lagen verwenden wollen, die Materialien entscheiden über Erfolg oder Misserfolg einer HF-Leiterplatte.
Bei der Auswahl von RF-Leiterplattenmaterialien sind drei Dinge zu beachten.
3.1 Der Wärmeausdehnungskoeffizient
Dieser Koeffizient bezieht sich auf die Größe eines Objekts bei Temperaturänderungen. Da HF-Leiterplatten nicht nur mit hohen, sondern auch mit schwankenden Temperaturen zu tun haben, muss dieser Koeffizient ständig als Methode für das Mikromanagement des Temperaturniveaus verwendet werden.
3.2 Feuchtigkeitsaufnahme
Da Wasser die Temperatur beeinflusst, muss auch die Feuchtigkeit berücksichtigt werden, da sie die Temperatur beeinflusst. Feuchtigkeit steht in direktem Zusammenhang mit der Umgebung, in der das Gerät, das die HF-Leiterplatte verwendet, arbeitet.
3.3 Kosten vs. Leistung
Als ob diese Debatte nicht schon bei der Auswahl von Nicht-HF-Leiterplatten wichtig genug wäre, ist sie bei der Auswahl von Materialien für HF-Leiterplatten noch wichtiger. Am besten ist es, wenn Sie Ihr Budget bis auf den letzten Pfennig kennen und dann ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Material, elektrischer Leistung und thermischer Robustheit anstreben.
4、Wählbare Materialien für RF-Leiterplatten
Es gibt viele Möglichkeiten, eine HF-Leiterplatte zu entwerfen. Es gibt zwar vorgeschriebene Materialien, aber auch viele Variationen dieser Materialien. Hier kommen die Optionen ins Spiel…
Polytetrafluorethylen (auch bekannt als PTFE), Keramik, Kohlenwasserstoff und verschiedene Arten von Glas sind notwendig, aber viele Kombinationen sind möglich.
Die folgenden Materialien werden zu diesen Kombinationen hinzugefügt.
Bild 2: RF PCB Design
4.1 FR4
Es ist das billigste Material, aus dem jede HF-Leiterplatte hergestellt werden kann. Der Grund, warum es so umstritten ist, ist, dass es die meisten Frequenzen, die HF-Leiterplatten erfordern, nicht verarbeiten kann.
4.2 Klebematerialien
PTFE ist ein Klebematerial. Keine Leiterplatte ist ohne diese Grundlage vollständig. Wie bei den meisten Materialien gibt es auch bei der Wahl des Klebematerials Dutzende von Möglichkeiten. Wenn Sie vorhaben zu löten, stellen Sie sicher, dass Ihr Klebematerial hohen Temperaturen standhalten kann.
4.3 Kombinieren Sie Ihre Materialien
Wie bereits erwähnt, besteht die optimale HF-Leiterplatte in der Regel aus vier Lagen. Deshalb gibt es bei der Auswahl und Kombination von Materialien eine Vielzahl von Möglichkeiten. Vergessen Sie nicht, dass Sie es bei der Entwicklung einer HF-Leiterplatte mit hohen Frequenzen und hohen Temperaturen zu tun haben werden. Wählen und kombinieren Sie Ihre Materialien auf der Grundlage dieses grundlegenden Wissens.
5、Wie man die Leistung in HF-Leiterplatten verwaltet
Viele Menschen fragen sich, warum ihr Smartphone sehr heiß wird, wenn es zu lange eingeschaltet ist, vor allem wenn sie datenintensive Apps verwenden.
Je mehr Daten ein Gerät kommunizieren muss, desto mehr Strom benötigt es für diese Kommunikation.
Denken Sie daran, dass RF für „Radio Frequency“ steht. Was macht das Radio? Es befindet sich in einem ständigen Kommunikationszustand.
Dies geschieht mit Hilfe eines so genannten RF-Moduls, das Funksignale zwischen zwei oder mehreren Geräten empfängt. Ein Smartphone enthält RF-Module.
Wie werden die RF-Module hergestellt? RF-Leiterplatten, das ist es.
Abbildung 3: RF PCB Design
Da so viele Verbindungen im Spiel sind, muss beim Design einer HF-Leiterplatte auf die Elektrizität geachtet werden.
Es ist zwar einfach, alle Materialien auf einer HF-Leiterplatte nahe beieinander anzuordnen, um Zeit zu sparen, aber eine HF-Leiterplatte brennt schnell durch, wenn Sie diese Strategie anwenden. Widerstehen Sie dieser Versuchung.
Abbildung 4: RF PCB Design
6、Der Umgang mit Verlusttangenten in HF-Leiterplatten
Aufgrund der hohen Frequenzen und der bereits erwähnten Elektrizitätsprobleme muss die zusätzliche Wärmeentwicklung während des Betriebs berücksichtigt werden.
Dieses Phänomen wird als Verlusttangente bezeichnet. Es handelt sich dabei um ein Bauteil in einer mehrlagigen Leiterplatte, das durch zusätzliche Wärme verdichtet wird.
Um dies zu verhindern, muss die Amplitude der Schaltung genau beobachtet werden. Die zusätzliche Wärme entwickelt sich, wenn die Amplitude abnimmt.
7、RF PCB Design Layout-Anweisungen
Da bei HF-Leiterplatten so viele Faktoren eine Rolle spielen, hat das Design-Layout Auswirkungen auf die Stabilität und Zuverlässigkeit des Endprodukts.
Alles auf einer HF-Leiterplatte muss so zusammenpassen, dass es nicht zu eng ist, aber auch nichts zu weit auseinander liegt. Diese Anleitung zeigt Ihnen, wie Sie dies erreichen können.
7.1 HF-Leiterbahnen zuerst anordnen
HF-Leiterbahnen tragen die höchste Frequenz einer HF-Platine. Sie werden zuerst angeordnet, weil alles andere um sie herum platziert wird.
Ein weiterer Punkt, der beachtet werden muss, ist, ausreichend Platz zu lassen. Dies ermöglicht glattere Biegungen und, was noch wichtiger ist, es isoliert das HF-Signal.
7.2 Die Isolierung der HF-Verfolgung ist wichtig.
Nachdem Sie die HF-Leiterbahnen angeordnet haben, müssen Sie nun Ihre Leiterplatte so gestalten, dass die HF-Leiterbahnen isoliert sind. Dies können Sie erreichen, indem Sie Durchkontaktierungen um die HF-Leiterbahnen herum anbringen.
Das ist sehr wichtig, denn es ist sehr wahrscheinlich, dass die HF-Platine, die Sie entwerfen, Teil eines Geräts sein wird, das Hochgeschwindigkeitssignale verwendet, wie z. B. USB- und HDMI-Anschlüsse. Die Isolierung der Leiterbahnen verhindert eine Überhitzung, wenn diese Signale zu und von dem Gerät gesendet werden.
7.3 Halten Sie die Batterieinduktivität niedrig.
Die Erdungsinduktivität wird durch zwei Dinge im HF-Chipsatz beeinflusst: Durchkontaktierungen und Durchgangslöcher. Durchkontaktierungen können die Aufgabe erfüllen, die Massestifte mit der Masseebene zu verbinden.
Durch die Anordnung mehrerer Durchgangslöcher werden auch die schädlichen Auswirkungen der Massefläche verringert, was wichtig ist, da die Batterieinduktivität nicht gut auf hohe Frequenzen reagiert.
Abbildung 5: RF PCB Design
8、Abschluss
Die Beschäftigung mit RF PCB Design wird sich als eine gute Investition erweisen. Die Zukunft der HF-Technologie ist sehr vielversprechend, denn Geräte, die HF-Leiterplatten verwenden, werden immer häufiger eingesetzt.
Das Design von HF-Leiterplatten unterscheidet sich sehr von dem von Standard-Leiterplatten, da man es mit viel höheren Frequenzen, höheren Temperaturen, die stark schwanken, und einem mehrlagigen Design zu tun hat. Das bedeutet, dass man sich beim Design von HF-Leiterplatten auf andere Strategien einstellen muss.
Wir wissen, wie schnell sich die HF-Leiterplattentechnologie entwickelt und finden ständig neue Informationen über das HF-Leiterplattendesign und die dafür erforderlichen Materialien und Komponenten. Wenn Sie bereit sind, mit dem Design und der Erstellung von HF-Leiterplatten zu beginnen, wenden Sie sich an uns, und wir werden Sie auf den richtigen Weg bringen.
