เหตุใดจึงต้องมีความแม่นยำสำหรับการผลิตสายส่ง RF Board สูงมาก?

Oct 21, 2026 ฝากข้อความ

ความแม่นยำในการผลิตของสายส่งบอร์ด RF ต้องใช้ความแม่นยำสูงมาก เหตุผลหลักก็คือในสถานการณ์ RF สายส่ง PCB ได้พัฒนาจาก "ตัวเชื่อมต่อไฟฟ้า" ธรรมดาไปเป็นส่วนประกอบพารามิเตอร์แบบกระจายหลักที่กำหนดประสิทธิภาพของวงจรโดยตรง ความเบี่ยงเบนของขนาดไมโครสเกลจะถูกขยายโดยเอฟเฟกต์ความถี่สูง ส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงอย่างมาก

 

news-608-427

 

ที่ความถี่สูง ความยาวคลื่นจะมีขนาดเท่ากับขนาดสายไฟ
ยิ่งความถี่ของสัญญาณ RF สูง ความยาวคลื่นก็จะยิ่งสั้นลง เมื่อความยาวของสายไฟเกิน แล/16 จะต้องถือเป็นสายส่ง และไม่สามารถถือเป็นสายไฟปกติได้อีกต่อไป
ในสถานการณ์เรดาร์คลื่นมิลลิเมตรที่ติดตั้งบนยานพาหนะความถี่ 77GHz ความยาวคลื่นของสัญญาณในบอร์ด FR-4 มีค่าเพียง 2.1 มม. และเกณฑ์ แล/16 มีค่าเพียง 0.13 มม. รูปทรงการเดินสายไฟใดๆ มีส่วนร่วมโดยตรงในพฤติกรรมทางไฟฟ้าของวงจร
ณ จุดนี้ การเบี่ยงเบนความกว้างของเส้นแม้เพียงไม่กี่ไมโครเมตรก็สามารถเปลี่ยนความยาวไฟฟ้าของสายส่งได้โดยตรง ทำให้เกิดการเลื่อนเฟส และนำไปสู่การเบี่ยงเบนการชี้ลำแสงโดยตรงในระบบ เช่น Phased Array และเรดาร์ที่ต้องการความสม่ำเสมอของเฟสที่สูงมาก

 

ความทนทานต่อความแม่นยำของการจับคู่อิมพีแดนซ์นั้นแคบมาก
อิมพีแดนซ์มาตรฐานอุตสาหกรรมที่ 50 Ω ถือเป็น "สัญญาด้านประสิทธิภาพ" ของระบบ RF และแม้แต่ค่าอิมพีแดนซ์ที่เบี่ยงเบนเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดการสะท้อนสัญญาณร้ายแรงได้
ยกตัวอย่างเส้นไมโครสตริป 50 Ω ของบอร์ด FR4 สำหรับการเปลี่ยนแปลงความกว้างของเส้นทุกๆ ± 10 μ m อิมพีแดนซ์จะเบี่ยงเบนไป ± 2 Ω ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียผลตอบแทนโดยตรงที่ลดลง
หากค่าเบี่ยงเบนอิมพีแดนซ์เกิน ± 10% การสูญเสียที่ส่งคืนจะลดลงเหลือต่ำกว่า 26dB และสัดส่วนของกำลังสะท้อนจะเพิ่มขึ้นเป็น 0.23% ซึ่งใช้งบประมาณในการเชื่อมต่อโดยตรง ส่งผลให้ค่าเสียงรบกวนที่ปลายรับลดลง และเครื่องขยายเสียงไม่สามารถชดเชยการสูญเสียดังกล่าวได้

 

การสูญเสียใต้ผิวหนังมีผลกระทบต่อขนาดอย่างมาก
หลังจากที่ความถี่เกิน 1GHz กระแสสัญญาณจะไม่ไหลสม่ำเสมอผ่านหน้าตัดของตัวนำอีกต่อไป แต่จะกระจุกตัวอยู่ในชั้นบาง ๆ ในระดับไมโครมิเตอร์ของพื้นผิวตัวนำ
ความลึกของผิวหนังของสัญญาณ 2.4GHz ในตัวนำทองแดงมีค่าเพียง 1.3 μm และที่ 77GHz ความลึกของผิวหนังจะน้อยกว่า 0.4 μm การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในส่วนเบี่ยงเบนความกว้างของเส้น ความหยาบของฟอยล์ทองแดง และการกัดกร่อนด้านข้างของการแกะสลัก สามารถเพิ่มความยาวเส้นทางกระแสไฟฟ้าที่แท้จริงของตัวนำได้อย่างมาก ทำให้เกิดการสูญเสียการแทรกความถี่สูงเพิ่มเติม
ในสถานการณ์คลื่นมิลลิเมตร ความต่างการสูญเสีย 0.07dB/cm ส่งผลโดยตรงต่อช่วงการตรวจจับของเรดาร์ ซึ่งจำเป็นต้องควบคุมความหยาบของขอบของสายส่งภายใน 0.5 μm ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยกระบวนการ PCB ทั่วไป

 

การควบคุม crosstalk และรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างแม่นยำ
ความแรงของการมีเพศสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างเส้นที่อยู่ติดกันที่ความถี่สูงมีความสัมพันธ์โดยตรงกับอัตราส่วนของระยะห่างระหว่างเส้นกับระยะห่างจากพื้นดินกลับ แม้แต่การเบี่ยงเบนระยะห่างเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้ครอสทอล์คเกินความคาดหมายในการออกแบบได้
"กฎ 3W" ที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม RF กำหนดให้ระยะห่างระหว่างบรรทัดต้องมีอย่างน้อยสามเท่าของความกว้างของเส้น การบีบอัดค่าเผื่อระยะห่างระหว่างบรรทัดให้อยู่ภายใน ± 0.5mil เท่านั้นจึงจะสามารถให้ผลลัพธ์การจำลองตรงกับประสิทธิภาพจริงได้อย่างเต็มที่ และหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนระหว่างช่องสัญญาณที่อยู่ติดกัน
ข้อบกพร่องทางเรขาคณิตเล็กน้อย เช่น มุมแหลม 90 องศา และรอยหยักที่ขอบในการเดินสายไฟ อาจเทียบเท่ากับเสาอากาศขนาดเล็กที่แผ่พลังงานออกไปด้านนอกด้วยความถี่สูง ทำให้เกิดการรั่วไหลของสัญญาณ และทำให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าเพิ่มเติม ซึ่งจะต้องหลีกเลี่ยงโดยสิ้นเชิงผ่านกระบวนการแกะสลักที่มีความแม่นยำสูง