Точність виробництва ліній передачі радіочастотної плати вимагає надзвичайно високої точності. Основна причина полягає в тому, що в радіочастотних сценаріях лінії передачі друкованих плат еволюціонували від звичайних «електричних з’єднувачів» до основних розподілених параметричних компонентів, які безпосередньо визначають продуктивність схеми. Мікровідхилення розміру посилюються високочастотними ефектами, що призводить до значного погіршення продуктивності.
На високих частотах довжина хвилі дорівнює розміру дроту
Чим вища частота радіочастотного сигналу, тим коротша довжина хвилі. Коли довжина дроту перевищує λ/16, його потрібно розглядати як лінію електропередачі і більше не можна розглядати як звичайний провід.
У сценарії радара міліметрового діапазону хвиль, встановленого на транспортному засобі 77 ГГц, довжина хвилі сигналу на платі FR-4 становить лише 2,1 мм, а поріг λ/16 – лише 0,13 мм. Будь-яка геометрія проводки безпосередньо впливає на електричну поведінку ланцюга.
На цьому етапі відхилення ширини лінії навіть на кілька мікрометрів може безпосередньо змінити електричну довжину лінії передачі, викликаючи фазовий зсув і безпосередньо призводячи до відхилення в наведенні променя в таких системах, як фазована решітка та радар, які вимагають надзвичайно високої узгодженості фаз.
Допуск точності узгодження імпедансу надзвичайно вузький
Індустріальний стандарт імпедансу 50 Ом є «контрактом продуктивності» радіочастотних систем, і навіть невеликі відхилення імпедансу можуть спричинити серйозні відбиття сигналу.
Беручи мікросмужкову лінію 50 Ом на платі FR4 як приклад, для кожної зміни ширини лінії на ± 10 мкм імпеданс буде відхилятися на ± 2 Ом, що безпосередньо призведе до погіршення зворотних втрат.
Якщо відхилення імпедансу перевищує ± 10%, зворотні втрати зменшаться до рівня нижче 26 дБ, а частка відбитої потужності збільшиться до 0,23%, безпосередньо споживаючи бюджет зв’язку, що призводить до погіршення коефіцієнта шуму на приймальному кінці, і підсилювач не може компенсувати такі втрати.
Втрата під скін-ефектом надзвичайно чутлива до розміру
Після того, як частота перевищує 1 ГГц, сигнальний струм більше не тече рівномірно через поперечний переріз провідника, а концентрується в тонкому шарі на рівні мікрометра поверхні провідника.
Глибина шкіри сигналу 2,4 ГГц у мідному провіднику становить лише 1,3 мкм, а на частоті 77 ГГц – менше 0,4 мкм. Невеликі зміни у відхиленні ширини лінії, шорсткості мідної фольги та корозії сторони травлення можуть значно збільшити фактичну довжину шляху струму провідника, викликаючи додаткові високочастотні внесені втрати.
У сценаріях міліметрової хвилі різниця втрат у 0,07 дБ/см безпосередньо впливає на дальність виявлення радара, що вимагає контролю шорсткості краю лінії передачі в межах 0,5 мкм, чого неможливо досягти звичайними процесами на друкованій платі.
Точний контроль перехресних перешкод і електромагнітного випромінювання
Сила зв’язку електромагнітного поля між сусідніми лініями на високих частотах прямо пов’язана зі співвідношенням відстані між лініями до зворотної відстані до землі. Навіть невеликі відхилення відстані можуть призвести до того, що перехресні перешкоди перевищать проектні очікування.
Зазвичай використовуване «правило 3W» у радіочастотній промисловості вимагає, щоб міжрядковий інтервал був принаймні втричі більшим за ширину рядка. Лише шляхом стиснення допуску міжрядкового інтервалу в межах ± 0,5 mil результати моделювання можуть повністю відповідати фактичним характеристикам і уникнути перехресних перешкод сигналу між сусідніми каналами.
Незначні геометричні дефекти, такі як гострі кути під кутом 90 градусів і зазубрини на краях проводки, можуть бути еквівалентними невеликим антенам, які випромінюють енергію назовні на високих частотах, викликаючи витік сигналу та вводячи додаткові електромагнітні перешкоди, яких слід повністю уникати за допомогою високоточних процесів травлення.