ໃນຍຸກຂອງການຄອບຄອງຄວາມຖີ່ສູງ - ຄື້ນ millimeter spanning millimeter (mmWave) , ໂຄງລ່າງພື້ນຖານ 5G-Advanced, ກຸ່ມດາວທຽມ LEO, ແລະ radars ຂັບລົດອັດຕະໂນມັດລະດັບ 4— Signal Integrity (SI) ໄດ້ຫັນປ່ຽນຈາກການພິຈາລະນາການອອກແບບໄປສູ່ມາດຕະຖານສູງສຸດຂອງຮາດແວທີ່ດີເລີດ.
ໃນຖານະເປັນ nodes ທີ່ສໍາຄັນພາຍໃນລະບົບຕ່ອງໂສ້ສັນຍານ RF, ເຊື່ອມຕໍ່ແມ່ນຈຸດທີ່ມີຄວາມສ່ຽງທີ່ສຸດສໍາລັບການເຫນັງຕີງຂອງ impedance, ການປ່ຽນໄລຍະ, ແລະການກະຈາຍພະລັງງານ. ຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ເກີນ 28GHz, ເຖິງແມ່ນວ່າຄວາມບົກຜ່ອງດ້ານວັດສະດຸກ້ອງຈຸລະທັດ ຫຼືຄວາມຜິດປົກກະຕິທາງກົນຈັກ 0.01 ມມ ສາມາດນໍາໄປສູ່ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຮ້າຍກາດ. ບົດຄວາມນີ້ສໍາຫຼວດວິທີການຊຸກດັນໃຫ້ການສູນເສຍການເຊື່ອມຕໍ່ RF ກັບຂໍ້ຈໍາກັດທາງດ້ານຮ່າງກາຍຂອງຕົນໂດຍຜ່ານວິທະຍາສາດອຸປະກອນທີ່ກ້າວຫນ້າ, ການສ້າງແບບຈໍາລອງທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ເຄັ່ງຄັດ, ແລະການຄວບຄຸມການຜະລິດຄວາມແມ່ນຍໍາ.
1. Impedance Continuity Modeling: ການກໍາຈັດການສູນເສຍກັບຄືນມາຢູ່ທີ່ແຫຼ່ງ
ໃນການສົ່ງຜ່ານຄວາມຖີ່ສູງ, ການປ່ຽນແປງໃດໆໃນຂະຫນາດທາງດ້ານຮ່າງກາຍຫຼືສະພາບແວດລ້ອມ dielectric ແມ່ນ 'ຮັບຮູ້' ໂດຍຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າເປັນ impedance discontinuity. ການຢຸດເຊົາເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ເກີດການສະທ້ອນ, ຄິດໄລ່ເປັນ ການສູນເສຍກັບຄືນ (RL) , ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ພະລັງງານທັງຫມົດທີ່ຖືກສົ່ງກັບເສົາອາກາດຫຼືເຄື່ອງຮັບ.
ການຫັນປ່ຽນແບບ Tapered ແລະຂັ້ນຕອນການຊົດເຊີຍ
ການໂຕ້ຕອບທີ່ຕົວນໍາພາຍໃນພົບກັບການສະຫນັບສະຫນູນ dielectric ແມ່ນ 'ເຂດຄວາມສ່ຽງສູງ' ທີ່ມີຊື່ສຽງສໍາລັບການກະໂດດ impedance. ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການນີ້, ຜູ້ຊ່ຽວຊານດ້ານວິສະວະກອນ RF ນໍາໃຊ້ ການອອກແບບ ການຫັນປ່ຽນ Tapered . ໂດຍການໃຊ້ການປ່ຽນແປງ gradient ກ້ອງຈຸລະທັດໃນເສັ້ນຜ່າສູນກາງ conductor ຫຼື dielectric geometry, ການຫັນປ່ຽນ buffers ການເຫນັງຕີງຂອງ impedance.
ການບັນລຸສິ່ງນີ້ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການສ້າງແບບຈໍາລອງ ທີ່ມີຄວາມຊື່ສັດສູງ HFSS (High-Frequency Structure Simulator) ໃນໄລຍະ R&D. ວິສະວະກອນຕ້ອງປະຕິບັດການກວາດຊ້ຳໆເພື່ອຮັບປະ ກັນອັດຕາແຮງດັນທີ່ຄົງທີ່ (VSWR) ໃນທົ່ວແບນວິດຂອງການເຮັດວຽກທັງໝົດ, ຮັບປະກັນວ່າການປ່ຽນໄຟຟ້າຍັງຄົງຢູ່ 'ເບິ່ງບໍ່ເຫັນ.'
ການຄວບຄຸມຄວາມຊັດເຈນຂອງຊ່ອງຫວ່າງທາງອາກາດແລະແມ່ກາຝາກ
ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການການຫາຄູ່ຂອງສອງຕົວເຊື່ອມຕໍ່, ຊ່ອງຫວ່າງທາງອາກາດຕາມລວງຍາວລະຫວ່າງການພົວພັນສູນກາງສ້າງ inductance ກາຝາກ. ຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ mmWave, ຊ່ອງຫວ່າງຂະໜາດນ້ອຍເຖິງ 0.05mm ສາມາດຫຼຸດການສູນເສຍການກັບຄືນໄດ້ 5–10dB, ການສ້າງ 'bottleneck' ໃນລະບົບຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ເພື່ອຕ້ານການນີ້, ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ມີປະສິດຕິພາບສູງປະຕິບັດ ກົນໄກການຕິດຕໍ່ elastic ຫຼື calibrated ການອອກແບບກ່ອນການໂຫຼດເພື່ອຮັກສາຄວາມກົດດັນຄົງທີ່ທາງດ້ານຮ່າງກາຍແລະໄຟຟ້າ, ບໍ່ວ່າຈະເປັນການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຫຼືການສັ່ນສະເທືອນກົນຈັກ.
2. ການປະດິດສ້າງວັດສະດຸ Dielectric: ເອົາຊະນະການສູນເສຍ Dielectric
ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນການເພີ່ມຂຶ້ນເຂົ້າໄປໃນຂອບເຂດ GHz ແລະ THz, ວັດສະດຸ dielectric ເລີ່ມເຮັດຫນ້າທີ່ຄ້າຍຄື 'sponges,' ການດູດຊຶມພະລັງງານແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າໂດຍຜ່ານການ friction ໂມເລກຸນແລະປ່ຽນເປັນຄວາມຮ້ອນ. ອັນນີ້ແມ່ນເອີ້ນວ່າ Dielectric Loss.
ການປ່ຽນແປງໄປສູ່ການຂະຫຍາຍ PTFE (ePTFE)
ໃນຂະນະທີ່ PTFE ແຂງແບບດັ້ງເດີມ (Polytetrafluoroethylene) ໄດ້ມາດຕະຖານອຸດສາຫະກໍາມາດົນນານເນື່ອງຈາກ ປັດໄຈ Dissipation ຕ່ໍາ (Df) , ມັນໄປຮອດຂອບເຂດຈໍາກັດທາງດ້ານຮ່າງກາຍຢູ່ໃນ mmWave spectrum. ການເຊື່ອມຕໍ່ກັນທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງທີ່ທັນສະໄຫມໃຊ້ PTFE ຂະຫຍາຍ (ePTFE) . ໂດຍການນໍາ micropores ອາກາດເຂົ້າໄປໃນມາຕຣິກເບື້ອງ fluoropolymer, Dielectric Constant (Dk) ທີ່ມີປະສິດທິພາບ ແມ່ນຫຼຸດລົງຈາກປະມານ 2.1 ໄປສູ່ຄ່າທີ່ເຫມາະສົມຂອງ 1.0 (ອາກາດ). ອັນນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດການຫຼັ່ງລົງຂອງຂົ້ວໂລກໃຫ້ໜ້ອຍທີ່ສຸດ ແລະຊ່ວຍໃຫ້ຄວາມໄວການກະຈາຍສັນຍານໄວຂຶ້ນ.
ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ Thermo-mechanical ແລະການຈັບຄູ່ CTE
ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ສ້າງຄວາມຮ້ອນໃນທ້ອງຖິ່ນໃນລະຫວ່າງການປະຕິບັດການພະລັງງານສູງ. ຖ້າ ຄ່າສໍາປະສິດຂອງການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນ (CTE) ຂອງ dielectric ບໍ່ກົງກັນກັບ conductor ໂລຫະ (ປົກກະຕິແລ້ວທອງເຫຼືອງຫຼື beryllium ທອງແດງ), ການຍົກຍ້າຍທາງດ້ານຮ່າງກາຍເກີດຂຶ້ນ. ຜົນກະທົບ 'pumping' ນີ້ທໍາລາຍຄວາມສົມດຸນຂອງ impedance ໃນໄລຍະເວລາ. ການເລືອກວັດສະດຸທີ່ມີຄວາມຄົງທີ່ຄວາມຮ້ອນ, ເຊື່ອມຕໍ່ກັນໄດ້ຮັບປະກັນປະສິດທິພາບໄຟຟ້າທີ່ສອດຄ່ອງໃນທົ່ວສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ, ໂດຍປົກກະຕິຕັ້ງແຕ່ -55 ° C ຫາ +125 ° C.
3. Surface Physics: ການແກ້ໄຂຜົນກະທົບຂອງຜິວໜັງ ແລະ PIM
ເມື່ອຄວາມຖີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ການໄຫຼວຽນຂອງປະຈຸບັນແມ່ນຖືກຈໍາກັດຢູ່ໃນຊັ້ນທີ່ບາງທີ່ສຸດຢູ່ເທິງຫນ້າຂອງຕົວນໍາ, ເຊິ່ງເປັນປະກົດການທີ່ເອີ້ນວ່າ ຜົນກະທົບຂອງຜິວຫນັງ . ຢູ່ທີ່ 30GHz, ຄວາມເລິກຂອງຜິວຫນັງຂອງທອງແດງແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 0.4 micrometers.
ຄວາມສຳຄັນຂອງຄວາມຫຍາບຂອງພື້ນຜິວ (Ra)
ຖ້າກ້ອງຈຸລະທັດ 'ສູງສຸດ ແລະ ຮ່ອມພູ' ຢູ່ເທິງພື້ນຜິວໂລຫະມີຂະໜາດໃຫຍ່ກວ່າຄວາມເລິກຂອງຜິວໜັງ, ຄວາມຍາວຂອງສັນຍານຕົວຈິງຈະເພີ່ມຂຶ້ນເມື່ອ 'ປີນຂຶ້ນ' ເໜືອພູມສັນຖານຂອງພື້ນຜິວ. ອັນນີ້ສົ່ງຜົນໃຫ້ເກີດການສູນເສຍຄວາມຕ້ານທານເພີ່ມຂຶ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ຕົວນໍາພາຍໃນຂອງຕົວເຊື່ອມຕໍ່ RF ທີ່ນິຍົມຜ່ານ ການຂັດສານເຄມີ ຫຼື ການຂັດກະຈົກ ເພື່ອຮັກສາຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພື້ນຜິວ (Ra) ຕ່ໍາກວ່າ 0.4μm, ຮັບປະກັນເສັ້ນທາງທີ່ກົງທີ່ສຸດສໍາລັບການເດີນທາງສັນຍານ.
ແຜ່ນທີ່ບໍ່ແມ່ນແມ່ເຫຼັກ ແລະຕົວຕັ້ງຕົວຕີຕົວຕັ້ງຕົວຕີ (PIM)
ໃນຫຼາຍແຖບ, ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີພະລັງງານສູງເຊັ່ນ: ສະຖານີຖານໂທລະສັບມືຖື, Passive Intermodulation (PIM) ແມ່ນຮູບແບບຄວາມລົ້ມເຫຼວທີ່ສໍາຄັນທີ່ non-linearities ສ້າງຄວາມລົບກວນ. ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍແລະສະກັດກັ້ນ PIM, ການນໍາໃຊ້ວັດສະດຸ ferromagnetic ເຊັ່ນ Nickel ເປັນ underplating ຕ້ອງໄດ້ຮັບການຫຼີກເວັ້ນຢ່າງເຂັ້ມງວດ. ແທນທີ່ຈະ, ໂລຫະປະສົມ Ternary (Bronze ສີຂາວ) ຫຼື ຂະບວນ ການເຄືອບເງິນຫນາ ແມ່ນຖືກຮັບຮອງເອົາ. ເງິນ, ປະກອບດ້ວຍການນໍາໄຟຟ້າສູງສຸດຂອງອົງປະກອບໃດກໍ່ຕາມ, ສະຫນອງການສູນເສຍຄວາມຕ້ານທານຕ່ໍາສຸດໃນຊັ້ນຜິວຫນັງ.
4. ຂະບວນການຜະລິດແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງການເຊື່ອມຕໍ່
ການອອກແບບທິດສະດີທີ່ບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງສາມາດຖືກປະນີປະນອມໄດ້ງ່າຍໂດຍການຜະລິດຫຼືເຕັກນິກການປະກອບທີ່ບໍ່ດີ. ຄວາມຊັດເຈນໃນລະດັບ micron ແມ່ນວິທີດຽວທີ່ຈະຮັບຮູ້ການປະຕິບັດການຈໍາລອງ.
ເທກໂນໂລຍີການສິ້ນສຸດ (Crimp ທຽບກັບ Solder): ການ solder ສະຫນອງ hermeticity ດີກວ່າແລະຄວາມຕໍ່ເນື່ອງຂອງໄຟຟ້າແຕ່ມີຄວາມສ່ຽງຂອງ 'solder wicking.' ຖ້າ solder ໄຫຼເຂົ້າໄປໃນເຂດ dielectric, ມັນຈະປ່ຽນແປງຄວາມຈຸທ້ອງຖິ່ນແລະທໍາລາຍການຈັບຄູ່ impedance. Crimping, ໃນຂະນະທີ່ປະສິດທິພາບຫຼາຍສໍາລັບການຜະລິດຂະຫນາດໃຫຍ່, ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງເຄື່ອງມືທີ່ສຸດເພື່ອຮັບປະກັນບໍ່ມີ burrs ຫຼື deformations ຖືກສ້າງຂຶ້ນໃນຮ່ວມກັນ.
ປະສິດທິພາບປ້ອງກັນ: ສັນຍານຄວາມຖີ່ສູງມີຄວາມອ່ອນໄຫວສູງຕໍ່ການຮົ່ວໄຫຼ (EMI). ກົນໄກການເຊື່ອມຂອງກະທູ້ (ຕົວຢ່າງ, SMA, ປະເພດ N, 2.92mm ) ສະຫນອງ ປະສິດທິພາບຂອງໄສ້ ທີ່ດີກວ່າຫຼາຍ - ມັກຈະເກີນ -100dB - ເມື່ອທຽບກັບປະເພດ push-on (ເຊັ່ນ: SMP, MCX), ເຊິ່ງອາດຈະທົນທຸກຈາກການຮົ່ວໄຫລຂອງ RF ໃນຍົນການຫາຄູ່.
5. ການກວດສອບທາງວິທະຍາສາດ: ວິທີການວັດແທກການສູນເສຍ RF ຢ່າງຖືກຕ້ອງ?
ທ່ານບໍ່ສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບສິ່ງທີ່ທ່ານບໍ່ສາມາດວັດແທກໄດ້. ການກວດສອບປະສິດທິພາບການສູນເສຍຕ່ໍາຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການວັດແທກທີ່ຊັບຊ້ອນ.
ການປັບທຽບ VNA ແລະການລົບລ້າງການຝັງ
Vector Network Analyzer (VNA) ແມ່ນເຄື່ອງມືຫຼັກສຳລັບການວັດແທກການສູນເສຍການແຊກ ແລະ ການສູນເສຍກັບຄືນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສາຍໄຟແລະອະແດບເຕີທີ່ໃຊ້ໃນການເຊື່ອມຕໍ່ອຸປະກອນພາຍໃຕ້ການທົດສອບ (DUT) ກັບ VNA ແນະນໍາການສູນເສຍຂອງຕົນເອງ. ວິສະວະກອນຈະຕ້ອງໃຊ້ ການປັບພອດເຕັມ (SOLT ຫຼື TRL) ເພື່ອ 'de-embed' ການຕິດຕັ້ງທົດສອບ. ສໍາລັບຕົວເຊື່ອມຕໍ່ SMT (Surface Mount), ມາດຕະຖານການສອບທຽບ TRL (Thru-Reflect-Line) ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຫັກລົບການສູນເສຍການຕິດຕາມ PCB, ແຍກປະສິດທິພາບທີ່ແທ້ຈິງຂອງຕົວເຊື່ອມຕໍ່ຂອງມັນເອງ.
6. ສະຫຼຸບ: ບັນລຸຄວາມດຸ່ນດ່ຽງຂອງການປະຕິບັດແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ
ການຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍ RF ບໍ່ພຽງແຕ່ກ່ຽວກັບການເລືອກວັດສະດຸລາຄາແພງທີ່ສຸດ; ມັນແມ່ນກ່ຽວກັບການລວມຕົວຂອງຟີຊິກ, ເຄມີ, ແລະວິສະວະກໍາກົນຈັກ.
ໃນເວລາທີ່ການອອກແບບລະບົບຄວາມຖີ່ສູງຕໍ່ໄປຂອງທ່ານ, ພິຈາລະນາສາມເສົາຫຼັກເຫຼົ່ານີ້:
ກໍານົດຄວາມຖີ່ຂອງການຕັດອອກ: ຖ້າແອັບພລິເຄຊັນຂອງທ່ານເຮັດວຽກຢູ່ທີ່ 18GHz, SMA ທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງລະດັບ 18GHz ແມ່ນມີປະສິດຕິຜົນກວ່າ ແລະມັກຈະແຂງແຮງກວ່າຕົວເຊື່ອມຕໍ່ 40GHz 2.92mm.
ສຸມໃສ່ຄວາມສົມບູນຂອງການເຊື່ອມໂຍງ: ການຈັບຄູ່ impedance ລະຫວ່າງຕົວເຊື່ອມຕໍ່, ສາຍ, ແລະການຫັນປ່ຽນ PCB ແມ່ນສໍາຄັນຫຼາຍກ່ວາຂໍ້ກໍານົດສະເພາະຂອງອົງປະກອບດຽວ.
ຄວາມຢືດຢຸ່ນດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມ: ໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການເລືອກວັດສະດຸຂອງທ່ານບັນຊີສໍາລັບຄວາມກົດດັນດ້ານຄວາມຮ້ອນແລະກົນຈັກຂອງສະພາບແວດລ້ອມໃນການນໍາໃຊ້ສຸດທ້າຍ.
ໃນຖານະເປັນຜູ້ຜະລິດພິເສດໃນຂົງເຂດການສື່ສານ RF, ພວກເຮົາຮັກສາຫ້ອງທົດລອງ RF ເຕັມຮູບແບບແລະທີມງານຈໍາລອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າທີ່ອຸທິດຕົນ. ຖ້າຫາກວ່າທ່ານກໍາລັງປະສົບການຫຼຸດຜ່ອນສັນຍານ, instability ໄລຍະ, ຫຼືການສູນເສຍການສົ່ງຄືນຫຼາຍເກີນໄປໃນການເຊື່ອມຕໍ່ຄວາມຖີ່ສູງຂອງທ່ານ, ຕິດຕໍ່ຫາວິສະວະກອນຂອງພວກເຮົາໃນມື້ນີ້. ພວກເຮົາສະຫນອງຂໍ້ມູນທາງດ້ານວິຊາການທີ່ສົມບູນແບບ, ແບບ HFSS , ແລະການແກ້ໄຂການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ປັບແຕ່ງສໍາລັບສະພາບແວດລ້ອມພິເສດທີ່ຕ້ອງການທີ່ສຸດ.
