Τι είναι μια πλακέτα κυκλώματος RF; Λειτουργικότητα, Σχεδιασμός και Εφαρμογές

Τα πλαίσια κυκλωμάτων ραδιοσυχνοτήτων (RF) που συχνά ονομάζονται RF PCBs είναι οι αόρατες μηχανές που τροφοδοτούν την ασύρματη επικοινωνία.Τα ραδιοφωνικά PCB μεταδίδουν και λαμβάνουν σήματα υψηλής συχνότητας (300kHz έως 300GHz) με ελάχιστη απώλειαΣε αντίθεση με τα τυπικά PCB (που χειρίζονται χαμηλής ταχύτητας ψηφιακά/αναλογικά σήματα), οι πλακέτες RF απαιτούν εξειδικευμένα υλικά, τεχνικές σχεδιασμού,και διαδικασίες παραγωγής για τη διατήρηση της ακεραιότητας του σήματος σε συχνότητες όπου ακόμη και μικρά ελαττώματα μπορούν να παραλύσουν την απόδοση.

Αυτός ο οδηγός αποσαφηνίζει τα κυκλώματα ραδιοσυχνοτήτων: τι είναι, πώς λειτουργούν, τα υλικά που τα κάνουν μοναδικά και τον κρίσιμο ρόλο που διαδραματίζουν στη σύγχρονη τεχνολογία.Είτε σχεδιάζετε ένα δρομολογητή WiFi 7 είτε ένα σύστημα δορυφορικής επικοινωνίας, η κατανόηση της λειτουργίας των ραδιοσυχνών PCB και των βέλτιστων πρακτικών θα σας βοηθήσει να κατασκευάσετε αξιόπιστες, υψηλής απόδοσης ασύρματες συσκευές.

Βασικά συμπεράσματα
1Οι πλακέτες κυκλωμάτων RF είναι εξειδικευμένες πλακέτες PCB που έχουν σχεδιαστεί για σήματα υψηλής συχνότητας (300kHz~300GHz), με βασική λειτουργία που επικεντρώνεται σε χαμηλή απώλεια σήματος, ελεγχόμενη αντίσταση,και EMI (ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές) καταστολή.
2.Σε αντίθεση με τα τυποποιημένα PCB FR4, οι πλακέτες RF χρησιμοποιούν υποστρώματα χαμηλής απώλειας (π.χ. Rogers RO4350, PTFE) με διηλεκτρικές σταθερές (Dk) 2,1·3.8· κρίσιμο για την ελαχιστοποίηση της εξασθένισης του σήματος σε συχνότητες 5G/mmWave (28GHz+).
3Ο σχεδιασμός PCB RF απαιτεί αυστηρό έλεγχο της αντίστασης (συνήθως 50Ω για ενιαία σήματα, 100Ω για διαφορικά ζεύγη), βελτιστοποιημένη γείωση (π.χ. επίπεδα γείωσης, διάδρομοι),και προστασία για τη μείωση των παρεμβολών.
4Οι βασικές εφαρμογές περιλαμβάνουν δίκτυα 5G/6G, ραντάρ αυτοκινήτων (77GHz), δορυφορική επικοινωνία και ιατρική απεικόνιση, όπου η ακεραιότητα του σήματος επηρεάζει άμεσα την απόδοση και την ασφάλεια.
5Τα.RF PCB κοστίζουν 3×10 φορές περισσότερο από τα τυπικά PCB, αλλά ο εξειδικευμένος σχεδιασμός τους μειώνει την απώλεια σήματος κατά 40×60% σε υψηλές συχνότητες, δικαιολογώντας την επένδυση για κρίσιμες ασύρματες συσκευές.

Τι είναι μια πλακέτα κυκλωμάτων RF; Ορισμός και βασικοί διαφοροποιητές
Μια πλακέτα κυκλωμάτων RF είναι μια πλακέτα τυπωμένων κυκλωμάτων που έχει σχεδιαστεί για να μεταδίδει, να λαμβάνει ή να επεξεργάζεται σήματα ραδιοσυχνοτήτων χωρίς να υποβαθμίζει την ποιότητά τους.., 1GHz ψηφιακά δεδομένα σε ένα φορητό υπολογιστή), οι πλακέτες RF είναι κατασκευασμένες για να αντιμετωπίζουν τις μοναδικές προκλήσεις της επικοινωνίας υψηλής συχνότητας:

Πώς τα RF PCB διαφέρουν από τα κανονικά PCB
Η μεγαλύτερη διαφορά έγκειται στο πώς χειρίζονται τη συμπεριφορά του σήματος. σε συχνότητες πάνω από 1GHz, τα σήματα λειτουργούν σαν κύματα - αντανακλούν τις άκρες των ίχνη, διαρρέουν μέσω της κακής μόνωσης και λαμβάνουν παρεμβολές..Τα RF PCB έχουν σχεδιαστεί για να αντιμετωπίσουν αυτά τα προβλήματα, ενώ τα τυποποιημένα PCB συχνά τα επιδεινώνουν.

Παράδειγμα: Ένα πρότυπο FR4 PCB χάνει 3dB έντασης σήματος ανά ίντσα στα 28GHz (5G mmWave) ∙ που σημαίνει ότι το ήμισυ του σήματος έχει φύγει μετά από μόλις ένα ίντσα.8dB ανά ίντσα στην ίδια συχνότητα, διατηρώντας το 83% του σήματος στην ίδια απόσταση.

Βασικά εξαρτήματα πλακέτας κυκλωμάτων ραδιοσυχνοτήτων
Τα RF PCB ενσωματώνουν εξειδικευμένα εξαρτήματα για τη διαχείριση σημάτων υψηλής συχνότητας, πολλά από τα οποία δεν βρίσκονται σε τυποποιημένα PCB:
1.RF Transceivers: Τσιπάκια που μετατρέπουν μεταξύ ψηφιακών δεδομένων και RF σημάτων (π.χ., modem Qualcomm Snapdragon X75 5G).
2.Αντενές: Τυπωμένες ή διακριτές κεραίες (π.χ. κεραίες για 5G) που εκπέμπουν/αποδέχονται σήματα.
3.Φιλτράρια: Φιλτράρια διέλευσης ζώνης / διακοπής ζώνης (π.χ. SAW, BAW φίλτρα) που μπλοκάρουν ανεπιθύμητες συχνότητες (π.χ. φιλτράρισμα WiFi 24GHz από 28GHz 5G).
4Ενισχυτές (PA/LNA): Οι ενισχυτές ισχύος (PA) ενισχύουν τα εξερχόμενα σήματα. Οι ενισχυτές χαμηλού θορύβου (LNA) ενισχύουν τα αδύναμα εισερχόμενα σήματα χωρίς να προσθέτουν θόρυβο.
5.Συνδετήρες: Συνδετήρες ραδιοσυχνοτήτων (π.χ. SMA, U.FL) που διατηρούν την αντίσταση και ελαχιστοποιούν την αντανάκλαση του σήματος.

Βασική λειτουργία των κυκλωτικών πλακών ραδιοσυχνοτήτων
Τα ραδιοσυχνότητες PCB εξυπηρετούν τέσσερις κρίσιμες λειτουργίες που επιτρέπουν την αξιόπιστη ασύρματη επικοινωνία.
1. Χαμηλή απώλεια σήματος (ελαχιστοποίηση της εξασθένισης)
Η απώλεια σήματος (αδυνάμωση) είναι ο εχθρός του σχεδιασμού RF. Σε υψηλές συχνότητες, τα σήματα χάνουν δύναμη λόγω δύο κύριων παραγόντων:
α.Διαλεκτρικές απώλειες: Ενέργεια που απορροφάται από το υπόστρωμα PCB (σοβαρότερη με υλικά υψηλής Df όπως το FR4).
β.Απώλεια αγωγού: Ενεργειακή απώλεια ως θερμότητα σε ίχνη χαλκού (σοβαρότερη με τραχιά επιφάνειες ίχνη ή λεπτό χαλκό).
Τα RF PCB ελαχιστοποιούν τις απώλειες με:
α.Χρησιμοποιώντας υποστρώματα χαμηλής Df (π.χ. PTFE με Df = 0,001) που απορροφούν ελάχιστη ενέργεια σήματος.
β.Χρησιμοποιώντας ομαλό τυλιγμένο χαλκό φύλλο (Ra < 0,5μm) αντί για ακατέργαστο ηλεκτρολυτικό χαλκό (Ra 1·2μm), μειώνοντας την απώλεια αγωγού κατά 30% στα 28GHz.
γ.Βελτιστοποίηση της γεωμετρίας των ίχνη (π.χ. ευρύτερα ίχνη για χαμηλότερη αντίσταση) και αποφυγή απότομων στροφών (που προκαλούν αντανάκλαση).

Σημείο δεδομένων: Ένα 5G mmWave RF PCB που χρησιμοποιεί Rogers RO4350 και τυλιγμένο χαλκό χάνει 0,8dB / ίντσες στα 28GHz έναντι 3dB / ίντσες για ένα πρότυπο FR4 PCB με ηλεκτρολυτικό χαλκό.Αυτή η διαφορά σημαίνει ότι ένα ίχνος 4 ιντσών σε ένα σταθμό βάσης 5G διατηρεί το 50% του σήματός του (RF PCB) έναντι. μόνο 6% (συνήθιστο PCB).

2Ελεγχόμενη αντίσταση
Η αντίσταση (αντίσταση στα σήματα εναλλασσόμενου ρεύματος) πρέπει να είναι σταθερή σε όλο το PCB ραδιοσυχνοτήτων για να αποφεύγεται η αντανάκλαση του σήματος.μέρος του σήματος αναπηδεί πίσω, προκαλώντας στρέβλωση και μειώνοντας το εύρος.
Οι ραδιοσυχνότητες PCB διατηρούν ελεγχόμενη αντίσταση με:
α. Σχεδιασμός ίχνη για να ταιριάζουν με μια αντικειμενική αντίσταση (50Ω για τα περισσότερα σήματα ραδιοσυχνοτήτων, 100Ω για ζεύγη διαφορών όπως το Ethernet).
β. Χρησιμοποιώντας το πάχος του υποστρώματος για τη ρύθμιση της αντίστασης: Οι παχύτεροι διαλεκτρίκοι (π.χ. 0,2 mm) αυξάνουν την αντίσταση· οι λεπτότεροι διαλεκτρίκοι (π.χ. 0,1 mm) τη μειώνουν.
γ. Αποφυγή ελάχιστων διακοπών (π.χ. ξαφνικές αλλαγές πλάτους, κοκκίδες) που διαταράσσουν την αντίσταση.

Κριτική σημείωση: Η ανοχή παρεμπόδισης πρέπει να είναι ± 5% για τις εφαρμογές RF. Μια απόκλιση 10% (π.χ. 55Ω αντί 50Ω) προκαλεί το 10% του σήματος να αντανακλάται αρκετά για να μειωθεί η ταχύτητα λήψης 5G από 4Gbps σε 3.2Gbps.

3. Καταστολή και προστασία των ΕΜΙ
Τα σήματα υψηλής συχνότητας RF είναι επιρρεπή σε ΕΜΙ (ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές): εκπέμπουν θόρυβο που διαταράσσει τα κοντινά εξαρτήματα (π.χ.Το 5G modem παρεμβαίνει με το GPS ενός smartphone) και λαμβάνει θόρυβο από άλλες συσκευές (e(π.χ. κινητήρας αυτοκινήτου που παρεμβαίνει στο ραντάρ του).
Τα ραδιοσυχνότητες PCB καταπνίγουν την ΕΜΙ μέσω:
α.Στρώματα εδάφους: Ένα στερεό επίπεδο εδάφους από χαλκό ακριβώς κάτω από τα ίχνη ραδιοσυχνοτήτων λειτουργεί ως μια ασπίδα που απορροφά θόρυβο.
β.Στρώσεις εδάφους: Η τοποθέτηση σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών.
c. Μεταλλική ασπίδα: Τα αγωγικά περιβλήματα (π.χ. κουτάκια αλουμινίου) γύρω από ευαίσθητα συστατικά ραδιοσυχνοτήτων (π.χ. LNA) εμποδίζουν τις εξωτερικές παρεμβολές.
Δ. Συστατικά φίλτρου: Οι χάντρες ή οι πυκνότητες φεριτίου μεταφέρουν τον ανεπιθύμητο θόρυβο στο έδαφος πριν φτάσει στα ίχνη ραδιοσυχνοτήτων.

Μελέτη περίπτωσης: Ένα αυτοκίνητο ραντάρ PCB (77GHz) χωρίς γήινο διάδρομο παρουσίασε 20% περισσότερες ψευδείς ανίχνευσεις λόγω EMI από τον κινητήρα.μείωση των ψευδών ανίχνευσης σε < 1% (υποχρεώνονται τα πρότυπα ασφάλειας αυτοκινήτων) (ISO 26262).

4Θερμική διαχείριση
Τα συστατικά ραδιοσυχνοτήτων όπως οι ενισχυτές ισχύος (PA) παράγουν σημαντική θερμότητα, ειδικά σε σταθμούς βάσης 5G ή συστήματα ραντάρ.και τα συστατικά υποβαθμίζουν το σήμα.
Τα RF PCB διαχειρίζονται τη θερμότητα με:
α.Χρησιμοποιώντας θερμικά αγωγικά υπόστρωμα (π.χ. γεμάτο κεραμικά Rogers RO4835, θερμική αγωγιμότητα = 0,6 W/m·K έναντι 0,3 W/m·K για το πρότυπο FR4).
β. Προσθήκη θερμικών διαύλων γεμάτων χαλκό κάτω από θερμά στοιχεία (π.χ. PA) για τη μεταφορά θερμότητας στα εσωτερικά επίπεδα εδάφους.
γ.Ενσωμάτωση μεταλλικών πυρήνων (αλουμινίου, χαλκού) για συστήματα ραδιοσυχνοτήτων υψηλής ισχύος (π.χ. σταθμοί βάσης 5G), οι οποίοι αυξάνουν τη θερμική αγωγιμότητα σε 1 ∆5 W/m·K.

Παράδειγμα: Ένα 5G PA module σε ένα πρότυπο FR4 PCB φτάνει τους 120°C κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, προκαλώντας μείωση της έντασης του σήματος κατά 15%.διατήρηση πλήρους ισχύος σήματος και παράταση της ζωής του PA κατά 2 φορές.

Κριτικά υλικά για κυκλώματα ραδιοσυχνοτήτων
Η επιτυχία ενός RF PCB εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τα υλικά του.
1Υλικά υποστρώματος ραδιοσυχνοτήτων
Τα υποστρώματα είναι η σημαντικότερη επιλογή υλικού· επηρεάζουν άμεσα την απώλεια σήματος, τη σταθερότητα αντίστασης και τις επιδόσεις θερμοκρασίας.

Βασικός παράγοντας επιλογής: Επιλέξτε υποστρώματα με σταθερό Dk σε όλη τη θερμοκρασία.5% από -40°C έως 85°C· κρίσιμο για τα PCB ραδιοσυχνοτήτων αυτοκινήτων που λειτουργούν σε ακραίες συνθήκες κάτω από το καπό.

2. Χαλκό φύλλο για ραδιοσυχνότητες ίχνη
Το χαλκό επηρεάζει την απώλεια των αγωγών και την αντανάκλαση του σήματος.

Γιατί το τυλιγμένο χαλκό: Η ομαλή επιφάνεια του μειώνει την "επίδραση του δέρματος" την απώλεια υψηλής συχνότητας σήματα ταξιδεύουν κατά μήκος της επιφάνειας ίχνη, έτσι ώστε το ακατέργαστο χαλκό δημιουργεί μεγαλύτερη αντίσταση.Το τυλιγμένο χαλκό μειώνει την απώλεια αγωγού κατά 40% έναντι. ηλεκτρολυτικό χαλκό.

3. Ραδιοφωνικά ειδικά επιφανειακά επιχρίσματα
Τα επιφανειακά φινίρισμα προστατεύουν τον χαλκό από την οξείδωση και εξασφαλίζουν αξιόπιστη συγκόλληση των συστατικών ραδιοσυχνοτήτων.

Κριτική σημείωση: Αποφύγετε το HASL για τα ραδιοσυχνότητα PCBs ̇ η τραχιά επιφάνεια του (Ra 1μm) προσθέτει 0.2dB / ίντσα απώλειας σήματος στα 28GHz, ακυρώνοντας τα οφέλη των υποστρώσεων χαμηλής απώλειας.

Προκλήσεις σχεδιασμού κυκλωμάτων ραδιοσυχνοτήτων και βέλτιστες πρακτικές
Ο σχεδιασμός των RF PCBs είναι πολύ πιο περίπλοκος από τα τυποποιημένα PCB.
1Δύσκολη πρόκληση: Αντιστοιχία αντίστασης
α.Πρόβλημα: Ακόμη και μικρές αλλαγές στο πλάτος ίχνη, πάχος υποστρώματος, ή τοποθέτηση των εξαρτημάτων μπορεί να διαταράξει την αντίσταση ̇ προκαλώντας αντανάκλαση σήματος.
Β. Λύση:
Χρησιμοποιήστε υπολογιστές αντίστασης (π.χ. υπολογιστή αντίστασης Altium) για να σχεδιάσετε διαστάσεις ίχνη για το υπόστρωμα σας (π.χ. πλάτος 0,15 mm για 50Ω στο Rogers RO4350).
Αποφύγετε τα ίχνη (μη χρησιμοποιημένα τμήματα) ∙ ένα 1 mm ίχνος στα 28GHz προκαλεί αντανάκλαση σήματος 10%.
Δοκιμαστική αντίσταση με αντανάκλατο μετρητή χρονικού πεδίου (TDR) μετά την κατασκευή πινάκων απόρριψης με αποκλίσεις > ± 5%.

2Προκλήσεις: Κακή γείωση
Α.Πρόβλημα: Χωρίς σωστή γείωση, τα σήματα RF διαρρέουν, λαμβάνουν θόρυβο και αντανακλούν καταστρέφοντας την ακεραιότητα του σήματος.
Β. Λύση:
Χρησιμοποιείστε γείωση ενός σημείου για τα συστατικά ραδιοσυχνοτήτων (όλες οι συνδέσεις γείωσης συναντώνται σε ένα σημείο) για να αποφευχθούν οι βρόχοι γείωσης (οι οποίοι δημιουργούν θόρυβο).
Τοποθετήστε γήινα διαδρόμια κάθε 2 ′′ 3 mm κατά μήκος των ραδιοφωνικών ίχνη ̇ αυτό συνδέει το επάνω ίχνος με το επίπεδο εδάφους, δημιουργώντας μια πορεία επιστροφής χαμηλής αντίστασης.
Αποφύγετε τη διαίρεση των επιπέδων εδάφους (π.χ. χωριστά αναλογικά/ψηφιακά εδάφη).

3Πρόκληση: Τοποθέτηση των συστατικών
α.Πρόβλημα: Η τοποθέτηση θορύβων εξαρτημάτων (π.χ. PA) κοντά σε ευαίσθητα (π.χ. LNA) προκαλεί διασταυρούμενη συζήτηση EMI.
Β. Λύση:
Ακολουθήστε τον κανόνα ροής RF: Τοποθετήστε τα εξαρτήματα στην σειρά ταξιδιού των σημάτων (αντήνα → φίλτρο → LNA → δέκτη → PA → κεραία) για να ελαχιστοποιήσετε το μήκος ίχνη.
Διαχωρίστε τα θορυβώδη και ευαίσθητα στοιχεία κατά ≥ 10 mm· χρησιμοποιήστε ένα επίπεδο εδάφους μεταξύ τους για επιπλέον προστασία.
Κρατήστε τα ίχνη RF όσο το δυνατόν συντομότερα: Ένα ίχνος 1 ίντσες στα 28GHz χάνει 0,8dB· διπλασιάζοντας το μήκος σε 2 ίντσες χάνει 1,6dB.

4Προκλήσεις: Ανεπάρκειες στην κατασκευή
α.Πρόβλημα: Οι διακυμάνσεις στο πάχος του υποστρώματος, τα λάθη χαρακτικής και η κάλυψη της μάσκας συγκόλλησης μπορούν να μετατοπίσουν την αντίσταση και να αυξήσουν την απώλεια.
Β. Λύση:
Εργασία με κατασκευαστές που ειδικεύονται σε ραδιοσυχνότητες PCB (π.χ. LT CIRCUIT) που προσφέρουν στενές ανοχές (δυνατότητα υποστρώματος ± 0,01 mm, πλάτος ίχνη ± 0,02 mm).
Ορισμός “ελεγχόμενης παρεμπόδισης” ως κατασκευαστικής απαίτησης “αυτό εξασφαλίζει ότι το εργοστάσιο δοκιμάζει την παρεμπόδιση και προσαρμόζει τις διεργασίες εάν είναι απαραίτητο.
Χρησιμοποιήστε μάσκα συγκόλλησης με ελάχιστη κάλυψη στα ίχνη ραδιοσυχνοτήτων (κρατήστε διαχωρισμό 0,1 mm)

Ραδιοσυχνότητα PCB vs. Σήμαντο σχεδιασμό PCB: Μια γρήγορη αναφορά

Βασικές εφαρμογές των κυκλωτικών πλακών ραδιοσυχνοτήτων
Τα RF PCB είναι απαραίτητα για οποιαδήποτε συσκευή χρησιμοποιεί ασύρματη επικοινωνία.
1. Ασύρματα δίκτυα 5G και 6G
α.Υπόθεση χρήσης: Οι σταθμοί βάσης 5G (μακροκύτταρα, μικρά κύτταρα) και ο εξοπλισμός των χρηστών (έξυπνα τηλέφωνα, tablets) βασίζονται σε ραδιοσυχνότητες PCB για τη μετάδοση σημάτων mmWave 28GHz/39GHz.
β.Απαιτήσεις για PCB RF: υποστρώμα Rogers RO4350 χαμηλής απώλειας, αντίσταση 50Ω, ίχνη 0,15 mm και φινίρισμα ENEPIG για να χειρίζονται ταχύτητες δεδομένων πολλαπλών gigabits (4Gbps+).
c.Επιπτώσεις: Ένα καλά σχεδιασμένο 5G RF PCB επεκτείνει την κάλυψη μικρών κυττάρων κατά 20%· κρίσιμο για την παροχή 5G στις αγροτικές περιοχές.

2Οδικά ραντάρ και ADAS
α.Υπόθεση χρήσης: Τα αυτόνομα οχήματα χρησιμοποιούν ραντάρ 77GHz RF PCB για την ανίχνευση εμποδίων, πεζών και άλλων οχημάτων.
β.Απαιτήσεις για PCB RF: Σταθερά σε θερμοκρασία υποστρώματα (π.χ. Rogers RO4835), προστασία από EMI και θερμικοί διαδρόμοι για την αντοχή σε συνθήκες κάτω από το καπό (-40 °C έως 125 °C).
γ.Επιπτώσεις: Τα ραδιοφωνικά PCB με απώλεια < 0,1 dB/inch σε 77 GHz επιτρέπουν εύρους ανίχνευσης από ραντάρ άνω των 200 μέτρων, διπλασιάζοντας τον χρόνο αντίδρασης για αυτόνομη πέδηση.

3. Τηλεπικοινωνία μέσω δορυφόρου
α.Υπόθεση χρήσης: Οι δορυφόροι και οι επίγειοι σταθμοί χρησιμοποιούν ραδιοφωνικά PCB για τη μετάδοση/αποδοχή σημάτων στις συχνότητες 1060GHz (κα-ζώνη, κου-ζώνη) για διαδικτυακές, τηλεοπτικές και στρατιωτικές επικοινωνίες.
β.Απαιτήσεις για PCB RF: Υπόστρωμα PTFE (χαμηλή Df = 0,001), τυλιγμένο χαλκό και φινίρισμα ENIG για να αντέχουν στην ακτινοβολία και το κενό στο διάστημα.
c.Επιπτώσεις: Τα ραδιοφωνικά PCB που βασίζονται σε PTFE χάνουν μόνο 0,3dB/inch στα 30GHz, επιτρέποντας την αξιόπιστη επικοινωνία μεταξύ δορυφόρων και Γης (36.000km μακριά).

4. Ιατρικές συσκευές
α.Υπόθεση χρήσης: Τα ραδιοφωνικά PCB τροφοδοτούν την ιατρική απεικόνιση (π.χ. μαγνητική τομογραφία, υπερήχων) και ασύρματους ελεγκτές ασθενών (π.χ. αισθητήρες καρδιακού ρυθμού).
β.Απαιτήσεις για PCB RF: Βιοσυμβατά υλικά (π.χ. φινίρισμα ENEPIG), χαμηλό EMI (για να αποφεύγεται η παρέμβαση σε άλλους ιατρικούς εξοπλισμούς) και μικροί παράγοντες μορφής.
c.Επιπτώσεις: Ένα υπερήχων RF PCB με αντίσταση 50Ω παρέχει καθαρές εικόνες στα 10 ̇ 20 MHz ̇ βοηθώντας τους γιατρούς να εντοπίζουν όγκους ή βλάβες οργάνων με ακρίβεια 95%.

5Στρατιωτική και Αεροδιαστημική
α.Υπόθεση χρήσης: Τα μαχητικά αεροσκάφη, τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη και τα πυραυλικά συστήματα χρησιμοποιούν ραδιοφωνικά PCB για ραντάρ (10100GHz), επικοινωνία και πλοήγηση.
β.Απαιτήσεις για PCB RF: Ανθεκτικά στις ακτινοβολίες υποστρώματα (π.χ. κεραμική αλουμινίου), ανθεκτική θωράκιση και ανοχή σε υψηλές θερμοκρασίες (-55°C έως 150°C).
γ.Επιπτώσεις: Τα ραδιοφωνικά PCB με βάση το αλουμίνιο επιβιώνουν 100kRad ακτινοβολίας, εξασφαλίζοντας τη λειτουργία των συστημάτων ραντάρ σε πυρηνικά ή διαστημικά περιβάλλοντα.

Ενημερωτικά ερωτήματα σχετικά με τις πλακέτες κυκλωμάτων RF
Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των RF PCB και των μικροκυμάτων PCB;
Α: Η RF αναφέρεται συνήθως στις συχνότητες 300kHz 30GHz, ενώ η μικροκυμάτων καλύπτει 30GHz 300GHz. Οι αρχές σχεδιασμού είναι παρόμοιες, αλλά τα μικροκυμάτων PCB απαιτούν ακόμη χαμηλότερες απώλειες υλικών (π.χ.Rogers) και αυστηρότερες ανοχές για να χειριστούν υψηλότερες συχνότητες.

Ε: Μπορώ να χρησιμοποιήσω το FR4 για εφαρμογές ραδιοσυχνοτήτων χαμηλής συχνότητας (π.χ. 1 ̊2 GHz);
Απάντηση: Ναι, το FR4 λειτουργεί για χαμηλές συχνότητες ραδιοσυχνοτήτων (1 2 GHz), όπου η απώλεια σήματος είναι ελεγχόμενη.Αποφύγετε το πρότυπο FR4 για συχνότητες > 5GHz, καθώς η απώλεια σήματος γίνεται υπερβολική.

Ε: Πόσο κοστίζει ένα RF PCB σε σύγκριση με ένα κανονικό PCB;
Α: Τα RF PCB κοστίζουν 3×10 φορές περισσότερο, ανάλογα με το υπόστρωμα. Ένα 4-στρωτό RF PCB με Rogers RO4350 κοστίζει ~(50 / πίνακα, έναντι) / πίνακα για ένα πρότυπο FR4 PCB.Η πριμοδότηση δικαιολογείται από τη μικρότερη απώλεια σήματος και την υψηλότερη αξιοπιστία για τις κρίσιμες ασύρματες συσκευές.

Ε: Ποια είναι η πιο συνηθισμένη αντίσταση για τα RF PCB;
Α: 50Ω είναι το βιομηχανικό πρότυπο για τα μονοτελή σήματα RF (π.χ. 5G, WiFi).Οι τιμές αυτές αντιστοιχούν στην αντίσταση των συνδέσεων ραδιοσυχνοτήτων (e.g., SMA) και κεραίες, ελαχιστοποιώντας την αντανάκλαση.

Ε: Πώς ελέγχω τις επιδόσεις των RF PCBs;
Α: Οι βασικές δοκιμές περιλαμβάνουν:
α. TDR (Time Domain Reflectometer): Μετρά την αντίσταση και ανιχνεύει διακοπές.
β.Αναλυτής Δικτύου Δέκτη (VNA): Μετρά την απώλεια σήματος (S21), την αντανάκλαση (S11) και το EMI.
γ.Θερμική απεικόνιση: Έλεγχος για τα σημεία θερμότητας που υποβαθμίζουν τις επιδόσεις.
Δοκιμές περιβάλλοντος: επικυρώνει τις επιδόσεις σε θερμοκρασία (-40 °C έως 85 °C) και υγρασία (95% RH).

Συμπεράσματα
Οι πλακέτες κυκλωμάτων RF είναι οι άγνωστοι ήρωες της ασύρματης επικοινωνίας που επιτρέπει το 5G, τα αυτόνομα αυτοκίνητα, το δορυφορικό διαδίκτυο και τις ιατρικές συσκευές που σώζουν ζωές.και τις διαδικασίες κατασκευής αντιμετωπίζουν τις μοναδικές προκλήσεις των υψηλής συχνότητας σημάτων: χαμηλή απώλεια, ελεγχόμενη παρεμπόδιση και καταστολή EMI.

Ενώ τα RF PCB είναι πιο δαπανηρά και περίπλοκα από τα τυπικά PCB, τα οφέλη απόδοσής τους είναι αναντικατάστατα για τις κρίσιμες εφαρμογές ασύρματης επικοινωνίας.Ελαστικό χαλκό, και το φινίρισμα ENIG μπορεί να μειώσει την απώλεια σήματος κατά 60% στα 28GHz, κάνοντας τη διαφορά μεταξύ ενός μικρού κυττάρου 5G που καλύπτει ένα τετράγωνο πόλης και ενός που καλύπτει μια γειτονιά.

Καθώς η ασύρματη τεχνολογία προχωράει (6G, ραντάρ 100GHz, δορυφορικοί αστερισμοί), η ζήτηση για υψηλής α