Hochfrequenz-Leiterplatten ermöglichen Anwendungen wie 5G, WiFi, Radare usw., sind jedoch mit Problemen mit der Signalintegrität konfrontiert. Erfahren Sie mehr über wichtige Überlegungen für das Design von Hochfrequenz-Leiterplatten, einschließlich des Managements von Verlusten, Interferenzen, Stackups und mehr, um komplexe Kommunikations-, Computer- und Elektronikanwendungen zu unterstützen.
Überlegungen zum Design von Hochfrequenz-Leiterplatten
Hochfrequenz-Leiterplatten beziehen sich auf Leiterplatten, die für den effektiven Betrieb bei hohen Frequenzen, typischerweise über 1 GHz, ausgelegt sind. Sie erleichtern Funktionen wie Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung und drahtlose Kommunikation in Produkten wie Smartphones, Computern, Basisstationen und mehr. Bei solchen Frequenzen treten jedoch tendenziell Probleme mit der Signalintegrität auf, so dass für diese Hochfrequenz-Leiterplattenanwendungen ein spezielles Hochfrequenz-PCB-Design erforderlich ist.
Typische Anwendungen, die für Hochfrequenz-Leiterplatten geeignet sind
Zu den gängigen Anwendungsbereichen, die sich gut für die Implementierung von Hochfrequenz-Leiterplatten eignen, gehören:
- 5G NR/LTE-Mobilfunkkarten in Smartphones
- WiFi/Bluetooth-Leiterplattenmodule in Laptops, Tablets und anderen Handheld-Geräten
- Kfz-Fahrerassistenzsystem und Leiterplatten für autonomes Fahren
- Satellitenkommunikation und maritime Radartafeln
- Leiterplatten für elektronische Gegenmaßnahmensysteme für Luft- und Raumfahrt/Verteidigung
- Herausforderungen beim Design von Hochfrequenz-Leiterplatten
Die Ausrichtung auf solche Hochfrequenz-Leiterplattenanwendungen führt zu größeren Design- und Fertigungsschwierigkeiten bei der Bewältigung von Signalverlusten und Interferenzen. Einige der wichtigsten Herausforderungen sind:
Signalverlust
Bei Mikrowellenfrequenzen sind die Leitungsverluste bei dünneren Leiterbahnen höher, was größere Leiterbahngrößen für Hochfrequenz-Leiterplattenanwendungen erfordert. Die dielektrischen Verluste nehmen ebenfalls zu und wandeln Signalenergie in Wärme um. Eine sorgfältige Materialauswahl und ein Aufbaudesign helfen, Signalverlusten entgegenzuwirken.
Signalstörungen
Hochgeschwindigkeitssignale können sich gegenseitig stören oder durch Rauschen verzerrt werden. Eine vernünftige Platzierung und Verlegung der Komponenten mit angemessenem Abstand und Isolierung trägt dazu bei, Interferenzen zu minimieren. Die richtige Anordnung der Schichtstapel spielt ebenfalls eine Schlüsselrolle.
Wie vermeidet man hochfrequente Interferenzen in Hochfrequenz-Leiterplattenanwendungen?
Strategien wie die optimale Platzierung von Bauteilen, die Verwendung von Masseflächen, die Abschirmung von Hochgeschwindigkeitsleiterbahnen und das Hinzufügen von Filtern oder Schutzleiterbahnen helfen bei der Kontrolle von Interferenzen bei Hochfrequenz-Leiterplattenanwendungen. Die Beibehaltung der Leiterbahnsymmetrie und die Minimierung von Diskontinuitäten und abrupten Biegungen im Routing sind ebenfalls hilfreich. Simulationen identifizieren Problembereiche frühzeitig.
Was sind Hochgeschwindigkeitssignale in Leiterplatten?
Im Allgemeinen gelten Signale über einem Bereich von 100 MHz bis 3 GHz als Hochgeschwindigkeitssignale. Sie erfordern Impedanzkontroll- und Terminierungstechniken, um Probleme mit der Signalreflexion zu vermeiden. Hohe Signalanstiegszeiten machen sie anfälliger für Strahlung und Übersprechen. Verbindungen mit hoher Dichte, die Geschwindigkeiten von mehreren Gbit/s verarbeiten, gelten ebenfalls als Hochgeschwindigkeitssignale, was die Komplexität des PCB-Designs erhöht.
