2025-11-19
Bạn phải đối mặt với áp lực ngày càng tăng để đáp ứng các nhu cầu về thông tin liên lạc không dây mới. PCB tần số cao đang phát triển nhanh hơn PCB thông thường do sự phát triển của mạng 5G và các ứng dụng IoT mới. Các thiết kế tần số cao này sử dụng vật liệu PTFE và Rogers thay vì các bảng FR4 tiêu chuẩn. Các vật liệu này giảm tổn thất tín hiệu lên đến 40% và cải thiện việc truyền dữ liệu. LT CIRCUIT là một đối tác đáng tin cậy cung cấp các giải pháp sản xuất tiên tiến giúp duy trì tín hiệu mạnh mẽ và đáng tin cậy. Họ cũng đảm bảo bạn tuân thủ trong lĩnh vực truyền thông không dây đang phát triển nhanh chóng này.
# Chọn các vật liệu đặc biệt như PTFE hoặc Rogers. Chúng giúp giảm tổn thất tín hiệu và làm cho kết nối không dây hoạt động tốt hơn.
# Kiểm soát trở kháng bằng cách khớp chiều rộng và khoảng cách của đường dẫn. Điều này giúp giữ cho tín hiệu mạnh và giúp ngăn chặn các lỗi.
# Sử dụng các phương pháp sản xuất chính xác như khắc tiên tiến và khoan cẩn thận. Điều này giúp tạo ra các PCB tần số cao hoạt động tốt.
# Tuân theo kiểm soát chất lượng và thử nghiệm nghiêm ngặt, như các tiêu chuẩn EMC và FCC. Điều này đảm bảo thiết bị của bạn hoạt động đúng và tuân theo các quy tắc.
# Xử lý nhiệt và tổn thất tín hiệu bằng các thiết kế nhiệt tốt và vật liệu tổn thất thấp. Điều này giúp PCB của bạn ổn định và giúp nó bền hơn.
Chọn chất nền phù hợp giúp PCB của bạn hoạt động tốt trong truyền thông không dây. Mỗi vật liệu có những lợi ích riêng cho các thiết kế tần số cao. Bảng dưới đây liệt kê các vật liệu chất nền phổ biến và điều gì làm cho chúng đặc biệt:
|
Vật liệu chất nền |
Đặc điểm và ứng dụng chính |
|
PTFE (Polytetrafluoroethylene) |
Đặc tính điện môi tuyệt vời, tổn thất tín hiệu thấp và ổn định nhiệt. Được sử dụng trong 5G, radar, hàng không vũ trụ và ô tô. |
|
Chứa gốm |
Quản lý nhiệt nâng cao và hoạt động tần số cao. Được sử dụng trong hàng không vũ trụ, quốc phòng và thiết bị y tế. |
|
Nhựa hydrocarbon |
Tiết kiệm chi phí, hiệu suất điện tốt. Được sử dụng trong ăng-ten, bộ khuếch đại công suất và hệ thống RFID. |
|
Được gia cố bằng sợi thủy tinh (FR-4) |
Độ bền cơ học, sử dụng tần số vừa phải. Được sử dụng trong hệ thống viễn thông và ô tô. |
|
Vật liệu composite tiên tiến (polyimide) |
Tính linh hoạt và khả năng chịu nhiệt. Được sử dụng trong thiết bị điện tử có thể đeo và linh hoạt. |
Lưu ý: Vào năm 2024, khu vực Châu Á Thái Bình Dương là thị trường hàng đầu về chất nền PCB tần số cao, với hơn 48% thị phần.
Các đặc tính điện môi rất quan trọng để gửi tín hiệu, đặc biệt là trên 10 GHz. Bạn muốn các vật liệu có hằng số điện môi thấp (Dk) và hệ số tản thấp (Df). Chúng giúp giữ cho tín hiệu mạnh và giảm tổn thất. Vật liệu Rogers có giá trị Dk từ 3.38 đến 3.55 và Df thấp tới 0.002. Vật liệu Isola có Dk và Df cao hơn một chút, vì vậy có một chút tổn thất tín hiệu hơn nhưng chúng dễ sản xuất hơn. Chất nền gốc Teflon có Dk và Df thấp nhất, vì vậy chúng phù hợp nhất cho các ứng dụng tần số rất cao.
|
Thuộc tính vật liệu |
Dòng Rogers 4000 |
Vật liệu PCB Isola FR408 |
|
Hằng số điện môi (Dk) |
3.38 – 3.55 |
3.65 – 3.69 |
|
Hệ số tản (Df) |
0.002 – 0.004 |
0.0094 – 0.0127 |
Các chuyên gia cho rằng bạn nên sử dụng các vật liệu có Df dưới 0.005 ở 10 GHz. Điều này giúp giữ cho tổn thất tín hiệu và nhiệt độ thấp, điều này rất quan trọng đối với truyền thông không dây.
PCB tần số cao nóng hơn PCB thông thường. Bạn phải kiểm soát nhiệt này để giữ cho bảng của bạn hoạt động tốt. PCB lõi kim loại, như những PCB có nhôm hoặc đồng, di chuyển nhiệt đi nhanh chóng. Chúng có độ dẫn nhiệt từ 5 đến 400 W/mK. Điều này tốt hơn nhiều so với FR4, chỉ đạt đến 0.4 W/mK. Sử dụng PCB lõi kim loại giúp làm mát bảng của bạn nhanh chóng. Điều này rất quan trọng đối với những thứ như bộ định tuyến không dây, trạm gốc và vệ tinh.
Tiêu chuẩn IPC-2221 giúp bạn chọn các vật liệu có hằng số điện môi thấp, độ dẫn nhiệt cao, độ hấp thụ ẩm thấp và độ bền cơ học cao. Nếu bạn tuân theo các tiêu chuẩn này, PCB của bạn sẽ hoạt động tốt cho truyền thông không dây tần số cao.
Có trở kháng phù hợp là rất quan trọng đối với truyền thông không dây tần số cao. Bạn cần đảm bảo các đường dẫn PCB khớp với trở kháng tiêu chuẩn của hệ thống, thường là 50 Ohms. Điều này giúp ngăn chặn sự phản xạ tín hiệu và tổn thất điện năng. Nếu trở kháng không khớp, tín hiệu có thể bị dội lại. Điều này gây ra hiện tượng rung và lỗi dữ liệu. Các vấn đề này trở nên tồi tệ hơn khi tần số tăng lên. Bạn có thể ngăn chặn các vấn đề này bằng cách sử dụng các đường dẫn trở kháng được kiểm soát. Đảm bảo nguồn, bộ thu và các đường dẫn đều có cùng trở kháng.
|
Dung sai trở kháng |
Khu vực ứng dụng |
Phạm vi điển hình / Ghi chú |
|
±1% đến ±2% |
PCB RF và không dây tần số cao |
Được sử dụng trong 5G, truyền thông vệ tinh, thiết bị y tế |
|
±5% đến ±10% |
Hệ thống kỹ thuật số và tương tự tiêu chuẩn |
Ethernet, PCIe, USB |
|
±10% |
Mạch tốc độ thấp hoặc không quan trọng |
PCB kỹ thuật số cơ bản |
Các quy tắc của ngành cho biết bạn nên giữ dung sai trở kháng trong khoảng ±1% và ±2% đối với các đường dẫn PCB không dây tần số cao. Việc kiểm soát chặt chẽ này giúp giữ cho tín hiệu mạnh và hệ thống hoạt động tốt.
Nếu trở kháng không khớp trong các đường dẫn PCB tần số cao, tín hiệu sẽ bị dội lại và trở nên yếu hơn. Điều này làm giảm chất lượng tín hiệu. Các bộ phận và đường dẫn được tạo ra cho một trở kháng nhất định để ngăn chặn điều này xảy ra. Khi tần số tăng lên, tổn thất chèn sẽ trở nên tồi tệ hơn nhiều nếu trở kháng không khớp. Việc khớp trở kháng tốt giúp giữ cho sự phản xạ và tổn thất điện năng ở mức thấp. Điều này giúp giữ cho tín hiệu rõ ràng trong truyền thông không dây.
Tính toàn vẹn tín hiệu có nghĩa là giữ cho tín hiệu mạnh và rõ ràng khi chúng di chuyển trên PCB. Tín hiệu tần số cao có thể gặp các vấn đề như nhiễu xuyên âm, độ trễ truyền và lỗi thời gian đồng hồ. Nhiễu xuyên âm xảy ra khi các tín hiệu trên các đường dẫn gần đó làm rối loạn lẫn nhau. Bạn có thể giảm nhiễu xuyên âm bằng cách đặt các đường dẫn xa nhau hơn. Sử dụng tín hiệu vi sai và các đường dẫn bảo vệ cũng giúp ích.
|
Khoảng cách đường dẫn (mil) |
Mức nhiễu xuyên âm điển hình |
Ghép nối điện dung |
Ghép nối cảm ứng |
|
3 |
Cao |
Nghiêm trọng |
Vừa phải |
|
5 |
Vừa phải |
Cao |
Thấp |
|
10 |
Thấp |
Vừa phải |
Tối thiểu |
|
20 |
Tối thiểu |
Thấp |
Tối thiểu |
Mẹo: Thực hiện khoảng cách đường dẫn ít nhất gấp ba lần chiều rộng đường dẫn để giảm nhiễu xuyên âm và nhiễu.
Độ trễ truyền có thể gây ra lỗi thời gian và nhiễu. Nếu các đường dẫn không có cùng chiều dài, tín hiệu sẽ đến vào những thời điểm khác nhau. Điều này làm rối loạn thời gian đồng hồ. Bạn có thể khắc phục điều này bằng cách khớp chiều dài đường dẫn bằng các mẫu hình sin. Cố gắng sử dụng càng ít vias càng tốt. Đặt các vias chuyển tiếp gần các vias tín hiệu khi tín hiệu thay đổi mặt phẳng tham chiếu. Sử dụng các công cụ mô phỏng để tìm và khắc phục các sự cố về tính toàn vẹn tín hiệu trước khi tạo bảng.
Nhiễu điện từ (EMI) và tương thích điện từ (EMC) là những vấn đề lớn trong truyền thông không dây. EMI có thể gây ra tiếng ồn và gây ra tổn thất tín hiệu. EMC đảm bảo PCB của bạn không làm rối loạn các thiết bị khác. Bạn có thể giảm EMI và giữ EMC bằng cách làm theo các mẹo bố cục sau:
1. Đặt các bộ phận tương tự (tương tự và kỹ thuật số) trong các nhóm riêng biệt để giảm nhiễu xuyên âm.
2. Đặt các tụ điện khử cặp gần các chân nguồn để chặn tiếng ồn tần số cao.
3. Giữ cho các đường dẫn tín hiệu ngắn và thẳng để chúng không hoạt động như ăng-ten.
4. Giữ trở kháng được kiểm soát cho các tín hiệu quan trọng.
5. Không sử dụng các góc nhọn; sử dụng các góc 45 độ hoặc đường cong.
6. Sử dụng các cặp vi sai cho các tín hiệu nhanh.
7. Đặt các mặt phẳng nối đất vững chắc bên dưới các lớp tín hiệu.
8. Không chia mặt phẳng nối đất để ngăn chặn các vòng lặp EMI.
9. Đặt các vias nối đất gần các chân bộ phận.
10. Che các khu vực nhạy cảm bằng các tấm chắn kim loại hoặc đổ đồng nối đất.
11. Làm cho các khu vực vòng lặp trong đường dẫn nguồn và tín hiệu càng nhỏ càng tốt.
Lưu ý: Giữ các phần RF và kỹ thuật số tách biệt trên PCB để giúp cách ly và giảm EMI. Sử dụng các chồng lớp nhiều lớp để cung cấp các đường dẫn trở lại trở kháng thấp và giảm phát xạ điện từ.
Tích hợp ăng-ten là một phần rất quan trọng của thiết kế PCB không dây tần số cao. Hình dạng, kích thước và bố cục của ăng-ten thay đổi mức độ hoạt động của thiết bị của bạn khi gửi và nhận tín hiệu. Bạn cần suy nghĩ về những điều này:
l Hình học ăng-ten: Hình dạng và kích thước của ăng-ten đặt cách thức gửi và nhận tín hiệu của nó.
l Mặt phẳng nối đất: Một mặt phẳng nối đất vững chắc, được kết nối tốt làm giảm tổn thất bức xạ và cung cấp một tham chiếu ổn định.
l Khớp trở kháng: Khớp trở kháng ăng-ten với mạch để ngăn chặn sự phản xạ tín hiệu và tổn thất. Sử dụng các mạng khớp hoặc điều chỉnh stub.
l Băng tần số: Tần số làm việc đặt kích thước ăng-ten. Sử dụng các phương trình thiết kế và công cụ mô phỏng để làm cho nó hoạt động tốt hơn.
Gửi yêu cầu của bạn trực tiếp đến chúng tôi
