برد فرکانس بالا
برد الکترونیکی فرکانس بالا چیست؟
PCB فرکانس بالا امواج الکترومغناطیسی را با حداقل تلفات منتقل می کند. این نوع PCB معمولاً در فضا هایی استفاده می شود که انتقال سیگنال بین اشیا مورد نیاز است. در ساخت PCB فرکانس بالا، استفاده از مواد خاصی مورد نیاز است.این بردها دارای نرخ های سریع تر انتقال سیگنال هستند.
محدوده فرکانس آن حدود 100 گیگاهرتز است. بردهای فرکانس بالا سطوح کم انبساط حرارتی، DF کمتر و DK کمتر را ارائه می دهند. این بردهای مدار معمولاً برای فناوری HDI استفاده می شوند.
اصول طراحی بردهای فرکانس بالا
اصول طراحی PCB شامل جنبه های بسیاری از جمله اصول اولیه، ضد تداخل، سازگاری الکترومغناطیسی، حفاظت و ایمنی و … است. به ویژه، توسعه مدارهای فرکانس بالا (به ویژه در PCB فرکانس بالا) منجر به عدم وجود مفاهیم مرتبط PCB در فرکانس بالا می شود. بسیاری از مردم هنوز بر اساس اتصال اصول الکتریکی با هادی ها برای ایفای نقش از پیش تعیین شده تصمیم می گیرند و حتی فکر می کنند که طراحی PCB متعلق به در نظر گرفتن ساختار، فرآیند و بهبود راندمان تولید است. بسیاری از مهندسان RF به طور کامل متوجه نیستند که این پیوند باید تمرکز ویژه کل کار طراحی در طراحی RF باشد و به اشتباه انرژی خود را صرف انتخاب اجزای با کارایی بالا می کنند که منجر به افزایش شدید هزینه اما بهبود کمی در عملکرد می شود.
به طور خاص، مدار دیجیتال بر ضد تداخل، بر تشخیص و تصحیح خطا قوی خود متکی است و می تواند به طور دلخواه لینک های هوشمند مختلفی را برای اطمینان از عملکرد طبیعی مدار ایجاد کند.
در مدارهای دیجیتال، سه جنبه وجود دارد که شایسته است جدی گرفته شود:
- سیگنال دیجیتال خود به سیگنال طیف گسترده تعلق دارد. با توجه به نتایج تابع فوریه، دارای مولفه های فرکانس بالا غنی است، بنابراین اجزای فرکانس بالا سیگنال های دیجیتال به طور کامل در طراحی آی سی دیجیتال در نظر گرفته شده است. با این حال، علاوه بر آی سی دیجیتال، اگر ناحیه انتقال سیگنال در داخل و بین هر پیوند عملکردی دلخواه باشد، منجر به یک سری مشکلات خواهد شد. به ویژه در کاربرد ترکیبی مدارهای دیجیتال، آنالوگ و فرکانس بالا.
- انواع طراحی قابلیت اطمینان در کاربرد مدارهای دیجیتال با الزامات قابلیت اطمینان و الزامات مهندسی محصول مدارها در کاربرد عملی مرتبط است، بنابراین اضافه کردن قطعات مختلف “گارانتی” پرهزینه به مدارهایی که مطابق با استانداردهای لازم هستند غیرممکن است.
- سرعت کار مدارهای دیجیتال با توسعه بی سابقه به سمت فرکانس بالا در حال حرکت است (به عنوان مثال، فرکانس اصلی CPU به 1.7 گیگاهرتز رسیده است). اگرچه عملکرد تضمین قابلیت اطمینان دستگاه های مرتبط نیز هماهنگ است، اما بر اساس ویژگی های سیگنال خارجی داخلی و معمولی دستگاه است.
برای مدار فرکانس بالا سطح مایکروویو، هر خط نوار مربوطه روی PCB یک خط میکرو نوار (نوع نامتقارن) با صفحه زمین تشکیل می دهد. برای PCB با بیش از دو لایه، می تواند یک خط microstrip و یک خط نوار (خط انتقال microstrip متقارن) را تشکیل دهد. خطوط میکرواستریپ مختلف (PCB دو طرفه) یا خط نواری (PCB چند لایه) خطوط ریز نوار جفت کننده را با یکدیگر تشکیل می دهند، بنابراین شبکه چهار پورت پیچیده مختلف را تشکیل می دهند، بنابراین ویژگی های مختلف مدار مدار چاپی سطح مایکروویو را تشکیل می دهند.
می توان مشاهده کرد که تئوری خط انتقال میکرو نوار اساس طراحی مدار مدار چاپی با فرکانس بالا مایکروویو است.
برای طراحی RF-PCB بالای 800 مگاهرتز، طراحی شبکه PCB در نزدیکی آنتن باید به طور کامل از تئوری میکرواستریپ پیروی کند (به جای استفاده از مفهوم میکرواستریپ به عنوان ابزاری برای بهبود عملکرد دستگاه‌های پارامتر انبوه). هرچه فرکانس بالاتر باشد، اهمیت هدایت کننده نظریه میکرواستریپ بیشتر است
بیشتر بخوانید: طراحی برد الکترونیکی
برای پارامترهای توده ای و پارامترهای توزیع شده مدار، هرچه فرکانس کاری کمتر باشد، ویژگی های عملکرد پارامترهای توزیع شده ضعیف تر است، اما پارامترهای توزیع شده همیشه وجود دارند. هیچ خط مرزی مشخصی وجود ندارد که آیا تأثیر پارامترهای توزیع شده بر ویژگی های مدار در نظر گرفته شود. بنابراین، ایجاد مفهوم micro strip برای طراحی PCB مدار دیجیتال و مدار فرکانس متوسط نسبی نیز مهم است.
اساس و مفهوم نظریه میکرواستریپ و مفهوم طراحی مدار RF سطح مایکروویو و PCB در واقع جنبه کاربردی تئوری خط انتقال دوگانه مایکروویو است. برای سیم‌کشی RF-PCB، هر خط سیگنال مجاور (از جمله مجاور در سطوح مختلف) ویژگی‌های پیروی از اصل اصلی دو خط را دارد (که در زیر به وضوح توضیح داده خواهد شد).
اگرچه مدار معمولی RF مایکروویو مجهز به یک صفحه زمین در یک طرف است که باعث می شود خط انتقال سیگنال مایکروویو روی آن یک شبکه پیچیده چهار پورت باشد، بنابراین مستقیماً از تئوری میکرو نوار جفت شده پیروی می کند، پایه آن هنوز دو سیم است. بنابراین، در عمل طراحی، تئوری خط دوگانه اهمیت هدایت کننده گسترده تری دارد.
شایان ذکر است که تمام مفاهیم ارائه شده توسط نظریه دو سیم، در ظاهر، به نظر می رسد هیچ ارتباطی با کار طراحی به خصوص مدارهای دیجیتال و مدارهای فرکانس پایین ندارند، اما در واقع تئوری دو سیم می تواند تمام مشکلات مفهومی در طراحی مدارهای الکترونیکی، به ویژه در طراحی مدار PCB را راهنمایی کند.
اگرچه تئوری خط دوگانه بر اساس مدار فرکانس بالا مایکروویو ایجاد شده است، تنها به دلیل تأثیر پارامترهای توزیع شده در مدار فرکانس بالا است که اهمیت هدایت کننده به ویژه برجسته است. در مدارهای دیجیتال یا با فرکانس متوسط و پایین، در مقایسه با اجزای پارامتر یکپارچه، می توان پارامترهای توزیع شده را نادیده گرفت و مفهوم تئوری دو سیم مبهم می شود.
با این حال، نحوه تمایز بین مدار فرکانس بالا و مدار فرکانس پایین اغلب در عمل طراحی نادیده گرفته می شود. به چه نوع مدارهای منطقی دیجیتال یا پالس عمومی تعلق دارد؟ بدیهی است که مدار فرکانس پایین و مدار فرکانس پایین متوسط با اجزای غیر خطی می توانند به راحتی برخی از ویژگی های فرکانس بالا را پس از تغییر برخی شرایط حساس منعکس کنند. فرکانس اصلی CPU به 1.7 گیگاهرتز رسیده است که بسیار فراتر از حد پایین فرکانس مایکروویو است، اما همچنان یک مدار دیجیتال است. به دلیل این عدم قطعیت ها، طراحی PCB بسیار مهم است.
در بسیاری از موارد، اجزای غیرفعال در مدار می‌توانند معادل خط انتقال یا خط میکرواستریپ با مشخصات خاص باشند و با تئوری خط انتقال دوگانه و پارامترهای مربوط به آن توصیف شوند.
در یک کلام، می توان در نظر گرفت که تئوری دو خط انتقال بر اساس سنتز ویژگی های همه مدارهای الکترونیکی متولد شده است. بنابراین، به بیان دقیق، اگر مفهوم تجسم یافته در تئوری خط انتقال دوگانه به عنوان اصل در هر پیوند از عمل طراحی در نظر گرفته شود، مدار PCB مربوطه با مشکلات کمی روبرو خواهد شد (بدون توجه به اینکه مدار در چه شرایط کاری اعمال می شود)
جهت سفارش تولید برد الکترونیکی از شرکت رویال صنعت سامانه مشاوره بگیرید.
مزایای برد های فرکانس بالا
اندازه عنصر آنتن بر اساس کسری از طول موج است. آنتن‌های فرکانس بالاتر، طول موج‌های کوچک‌تری دریافت می‌کنند و بنابراین کوچکتر هستند. آنتن‌های دریافت‌کننده کوچکتر از آنتن‌های فرستنده خواهند بود، اما آنتن‌های گیرنده HF همچنان کوچکتر از آنتن‌های دریافت کننده مایکروویو هستند. آنتن‌های کوچکتر به مواد کمتری نیاز دارند، آسان‌تر نصب می‌شوند و گسسته‌تر هستند.
فرکانس های بالاتر پهنای باند بیشتری را فراهم می کنند. شما می توانید داده های بسیار بیشتری را در زمان کمتری با یک آنتن VHF نسبت به یک آنتن با فرکانس پایین تر ارسال کنید. این امر شیوع آنتن های 2.4 گیگاهرتز و 5.8 گیگاهرتز برای وای فای را نسبت به آنتن های قدیمی 900 مگاهرتز توضیح می دهد. آنتن 5.8 گیگاهرتز می تواند داده های بیشتری را در یک بازه زمانی مشابه نسبت به 2.4 گیگاهرتز ارائه دهد. وقتی با یک میدان شلوغ مانند جاده‌ای پر از ماشین‌هایی که مکان‌هایشان را پخش می‌کنند سر و کار دارید، اگر قرار است سیستم RFID به طور همزمان همه سیگنال‌ها را بدون تداخل مدیریت کند، باید در فرکانس‌های بالاتر کار کنید.
مزیت جانبی VHF این است که دستگاه های کمتری در این محدوده کار می کنند، بنابراین به طور کلی تداخل زیادی را متحمل نمی شوند. به عنوان مثال، محدوده 900 مگاهرتز در حال حاضر برای سیستم‌های RFID و تلفن‌های بی‌سیم استفاده می‌شود، بنابراین دستگاه‌های ارتباطی 900 مگاهرتز می‌توانند با هر یک از این موارد تداخل داشته باشند.
و با افزایش فرکانس، تا زمانی که با سیگنال های با کیفیت بالا سروکار دارید، کیفیت انتقال را افزایش می دهید. مزیت اضافی VHF این است که کمتر در معرض تداخل ناشی از تشعشعات پس زمینه مانند تداخل یک سیستم الکتریکی با دریافت تلفن بی سیم است.
مزایای VHF و HF: نکات کلیدی
- آنتن های کوچکتر
- منابع تداخل کمتر، چه طبیعی و چه ساخته دست انسان
- پهنای باند بیشتر، این برای سیگنال های با دف بالا ضروری است.
طراحی برد های فرکانس بالا در تهران
طراحی ساخت و تحلیل مدارات فرکانس بالا توسط تیمی با تجربه که سابقه ساخت انواع فرستنده و گیرنده صوت و تصویر ، انواع رادار های ثبت تخلفات راهنمایی و رانندگی و انواع رادیو های UHF و VHF را در رزومه خود دارد، انجام می شود. نگاه ویژه شرکت رویال صنعت سامانه به بخش مخابرات و فرکانس بالا باعث تربیت نسل کاردان، جوان و با تجربه شده است که خدمات ارزنده ای به صنایع مختلف صنعتی و نظامی ارائه کرده است.
خط اتوماتیک مونتاژ SMD شرکت رویال صنعت سامانه به دلیل عدم وجود خط مونتاژ تمام اتوماتیک منطبق با استانداردهای IPC در سال ۱۳۹۷ در پژوهشگاه علمی صنعتی ایران نصب و راه اندازی شد.
به دلیل فعالیت های شرکت رویال صنعت سامانه از سال ۱۳۸۶ در حوزه مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی مخابراتی و نفت و گاز ، کمبود یک خط مونتاژ با قابلیت اطمینان بالا حس می شد.
با توجه به ظرفیت بالای خط موجود قسمتی از ظرفیت به شرکت های همکار اختصاص یافته است.
شرکت رویال صنعت سامانه با دستگاه های بروز در فضای Clean room(grade c) و مهندسین الکترونیک با تجربه کیفیتی فراتر از یک خط مونتاژ معمولی را تضمین می کند.
بیشتر بخوانید: مونتاژ smd
سوالات متداول
PCB فرکانس بالا امواج الکترومغناطیسی را با حداقل تلفات منتقل می کند. این نوع PCB معمولاً در فضا هایی استفاده می شود که انتقال سیگنال بین اشیا مورد نیاز است.
اصول طراحی PCB شامل جنبه های بسیاری از جمله اصول اولیه، ضد تداخل، سازگاری الکترومغناطیسی، حفاظت و ایمنی و … است. به ویژه، توسعه مدارهای فرکانس بالا (به ویژه در PCB فرکانس بالا) منجر به عدم وجود مفاهیم مرتبط PCB در فرکانس بالا می شود.
آنتن های کوچکتر، منابع تداخل کمتر، پهنای باند بیشتر