De productienauwkeurigheid van transmissielijnen op RF-platen vereist een extreem hoge precisie. De belangrijkste reden is dat in RF-scenario's PCB-transmissielijnen zijn geëvolueerd van gewone "elektrische connectoren" naar kerngedistribueerde parametercomponenten die de circuitprestaties rechtstreeks bepalen. Afwijkingen op microschaalgrootte worden versterkt door hoogfrequente effecten, wat resulteert in aanzienlijke prestatievermindering.
Bij hoge frequenties is de golflengte even groot als de draadgrootte
Hoe hoger de frequentie van het RF-signaal, hoe korter de golflengte. Wanneer de draadlengte groter is dan λ/16, moet deze worden behandeld als een transmissielijn en kan deze niet meer als een gewone draad worden behandeld.
In het 77GHz-voertuiggemonteerde millimetergolfradarscenario is de golflengte van het signaal op het FR-4-bord slechts 2,1 mm en de λ/16-drempel slechts 0,13 mm. Elke bedradingsgeometrie neemt rechtstreeks deel aan het elektrische gedrag van het circuit.
Op dit punt kan zelfs een afwijking van een paar micrometer in de lijnbreedte de elektrische lengte van de transmissielijn direct veranderen, wat faseverschuiving veroorzaakt en direct leidt tot afwijking van de straalrichting in systemen zoals phased array en radar die een extreem hoge faseconsistentie vereisen.
De nauwkeurigheidstolerantie van impedantiematching is extreem smal
De industriestandaard impedantie van 50 Ω is het "prestatiecontract" van RF-systemen, en zelfs kleine impedantieafwijkingen kunnen ernstige signaalreflecties veroorzaken.
Als we de 50 Ω microstriplijn van het FR4-bord als voorbeeld nemen, zal voor elke ± 10 μm verandering in lijnbreedte de impedantie met ± 2 Ω afwijken, wat direct leidt tot een verslechtering van het retourverlies.
Als de impedantieafwijking groter is dan ± 10%, zal het retourverlies afnemen tot onder de 26 dB, en zal het aandeel van het gereflecteerde vermogen toenemen tot 0,23%, waardoor het verbindingsbudget direct wordt verbruikt, wat resulteert in een verslechtering van het ruisgetal aan de ontvangende kant, en de versterker kan dergelijke verliezen niet compenseren.
Het effect van verlies onder de huid is uiterst gevoelig voor de grootte
Nadat de frequentie de 1GHz overschrijdt, vloeit de signaalstroom niet langer gelijkmatig door de dwarsdoorsnede van de geleider, maar wordt geconcentreerd in een dunne laag op micrometerniveau van het geleideroppervlak.
De huiddiepte van het 2,4GHz-signaal in koperen geleider is slechts 1,3 μm, en bij 77GHz is de huiddiepte minder dan 0,4 μm. Kleine veranderingen in de lijnbreedteafwijking, de ruwheid van de koperfolie en corrosie aan de etszijde kunnen de werkelijke stroompadlengte van de geleider aanzienlijk vergroten, waardoor extra hoogfrequente invoegverliezen ontstaan.
In millimetergolfscenario's heeft een verliesverschil van 0,07 dB/cm rechtstreeks invloed op het detectiebereik van de radar, waardoor de randruwheid van de transmissielijn binnen 0,5 μm moet worden geregeld, wat niet kan worden bereikt met gewone PCB-processen.
Nauwkeurige controle van overspraak en elektromagnetische straling
De koppelsterkte van het elektromagnetische veld tussen aangrenzende lijnen bij hoge frequenties houdt rechtstreeks verband met de verhouding tussen de lijnafstand en de afstand tot de grond. Zelfs kleine afstandsafwijkingen kunnen ervoor zorgen dat overspraak de ontwerpverwachtingen overtreft.
De veelgebruikte "3W-regel" in de RF-industrie vereist dat de lijnafstand minimaal drie keer de lijnbreedte is. Alleen door de lijnafstandtolerantie te comprimeren tot binnen ± 0,5 mil kunnen de simulatieresultaten volledig overeenkomen met de werkelijke prestaties en signaaloverspraak tussen aangrenzende kanalen voorkomen.
Kleine geometrische defecten zoals scherpe hoeken van 90 graden en gekartelde randen in bedrading kunnen gelijkwaardig zijn aan kleine antennes die energie met hoge frequenties naar buiten uitstralen, waardoor signaallekkage ontstaat en extra elektromagnetische interferentie wordt geïntroduceerd, die volledig moet worden vermeden door middel van zeer nauwkeurige etsprocessen.