RF PCB ควบคุมค่าเผื่อความกว้างของเส้นภายใน ± 0.5mil โดยมีเป้าหมายหลักในการล็อคอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะในสถานการณ์ความถี่สูงอย่างเคร่งครัด หลีกเลี่ยงอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกัน การสูญเสียไฟกระชาก การเปลี่ยนเฟส และปัญหาอื่นๆ และรับประกันประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของลิงก์ RF
ข้อจำกัดที่เข้มงวดของการควบคุมอิมพีแดนซ์
อิมพีแดนซ์คุณลักษณะของสายส่งหลักของวงจร RF (เช่น เส้นไมโครสตริป 50 Ω) ถูกกำหนดโดยความกว้างของเส้น ความหนาไดอิเล็กทริก ความหนาของทองแดง และค่าคงที่ไดอิเล็กทริก โดยความกว้างของเส้นเป็นตัวแปรที่ละเอียดอ่อนที่สุดตัวหนึ่ง
การทดสอบทางวิศวกรรมแสดงให้เห็นว่าทุกๆ 0.025 มม. (ประมาณ 1 มิล) ส่วนเบี่ยงเบนของความกว้างของเส้น ความต้านทานจะเปลี่ยนโดยตรง 5-6 Ω; หากค่าเบี่ยงเบนความกว้างของเส้นคือ 0.01 มม. (ประมาณ 0.4 มิล) ความต้านทานจะเปลี่ยนเป็น 2-3 Ω
การใช้งานระดับ RF จำเป็นต้องควบคุมความคลาดเคลื่อนของอิมพีแดนซ์ภายใน ± 3% (เช่น ค่าเบี่ยงเบนต่ำกว่าเป้าหมาย 50 Ω น้อยกว่าหรือเท่ากับ ± 1.5 Ω) และค่าเผื่อความกว้างของเส้นที่ ± 0.5 มิล ก็เพียงพอแล้วที่จะจำกัดความผันผวนของอิมพีแดนซ์ภายในช่วงที่ปลอดภัยนี้ และหลีกเลี่ยงอิมพีแดนซ์ที่เกินมาตรฐาน
ระงับการสะท้อนของสัญญาณและเกินอัตราส่วนคลื่นนิ่ง
แม้แต่ค่าเบี่ยงเบนอิมพีแดนซ์ 2 Ω ในระบบ RF ก็อาจทำให้เกิดการสะท้อนของสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งทำให้อัตราส่วนคลื่นนิ่ง (VSWR) ลดลงโดยตรง
อิมพีแดนซ์ไม่ตรงกันที่เกิดจากการเบี่ยงเบนความกว้างของเส้นสามารถสะท้อนกำลังสัญญาณบางส่วนกลับไปยังปลายส่งสัญญาณ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการส่งผ่านพลังงานลดลง ในกรณีที่ร้ายแรง มันสามารถย้อนกลับการแยกตัวของเพาเวอร์แอมป์และสร้างความเสียหายโดยตรงให้กับชิป RF ฟรอนต์เอนด์ได้
ในสถานการณ์ความถี่สูง เช่น เรดาร์คลื่นมิลลิเมตรที่ติดตั้งบนยานพาหนะความถี่ 77GHz ค่าเบี่ยงเบนอิมพีแดนซ์ที่เกิน ± 8% จะทำให้ระยะการตรวจจับสั้นลงอย่างมาก และความแม่นยำของความกว้างของเส้นที่ ± 0.5mil เป็นข้อกำหนดพื้นฐานเพื่อรับรองประสิทธิภาพการตรวจจับเรดาร์
ควบคุมการสูญเสียการแทรกความถี่สูงที่เพิ่มขึ้น
ในย่านความถี่วิทยุ GHz ผลกระทบของผิวหนังทำให้กระแสไหลภายในไม่กี่ไมโครเมตรของพื้นผิวตัวนำ และผลกระทบของการเบี่ยงเบนความกว้างของเส้นต่อการสูญเสียของตัวนำจะถูกขยายอย่างมาก
ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าในย่านความถี่ 77GHz สำหรับการเบี่ยงเบนความกว้างของเส้นทุกๆ 0.02 มม. การสูญเสียตัวนำจะเพิ่มขึ้นโดยตรง 28% สิ้นเปลืองงบประมาณในการเชื่อมต่ออันมีค่า และทำให้ค่าเสียงรบกวนที่ปลายรับสัญญาณลดลง
ความแม่นยำของความกว้างของเส้นที่ไม่เพียงพอยังทำให้ความหยาบของขอบเส้นทางเพิ่มขึ้น ส่งผลให้การสูญเสียสัญญาณความถี่สูงกระเจิงรุนแรงขึ้นอีก และทำให้การสูญเสียการแทรกที่ 28GHz เกินกว่าเกณฑ์การออกแบบอย่างมาก
ตรวจสอบความสม่ำเสมอของเฟสและประสิทธิภาพของวงจร
การเดินสายบน RF PCB ไม่ได้เป็นเพียงสายเชื่อมต่อธรรมดาอีกต่อไป แต่เป็นส่วนหนึ่งของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เช่น ตัวกรอง ตัวแบ่งกำลัง ข้อต่อ ฯลฯ การเบี่ยงเบนความกว้างของเส้นสามารถเปลี่ยนความยาวไฟฟ้าของสายส่งได้โดยตรง
ในโมดูล RF แบบ Phased Array และ Multi-Channel ค่าเบี่ยงเบนความกว้างของเส้นสัญญาณ ± 0.5mil ขึ้นไปอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสที่ยอมรับไม่ได้ รบกวนการซิงโครไนซ์เฟสระหว่างช่องสัญญาณ และส่งผลให้การชี้ลำแสงชดเชยและอัตราขยายลดลง
สำหรับตัวกรองไมโครสตริป เกินเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนของเส้นจะเปลี่ยนขนาดของหน่วยเรโซแนนซ์โดยตรง ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความถี่กลางแถบความถี่ผ่านและการสูญเสียการแทรกแถบความถี่ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเบี่ยงเบนไปจากตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของการออกแบบการจำลองโดยสิ้นเชิง