精密PCB製造、高周波PCB、高速PCB、標準PCB、多層PCB、およびPCBアセンブリ。
最も信頼性の高いPCB&PCBAカスタムサービスファクトリー。
マイクロ波技術
5 Gの高周波数帯は信号の完全性にどのように影響するか?
マイクロ波技術
5 Gの高周波数帯は信号の完全性にどのように影響するか?

5 Gの高周波数帯は信号の完全性にどのように影響するか?

2021-11-18
View:484
Author:iPCBer

5 Gの動作周波数は4 Gよりもはるかに高い, PCB設計者を強制的に再考する PCBボード 設計製法.
5 Gの出現で, electrical engineers must reconsider (and sometimes redesign) their PCBs and other infrastructure to support the high frequencies of the new spectrum. 信号インテグリティは5 G PCBボードの設計における主要課題となる.

5G's position on the electromagnetic spectrum
In this article, PCB信号の完全性に対するより高い周波数の影響とこれらの問題を緩和する方法を見る.

IPCB

5 G周波数が信号完全性に悪い理由?
回路基板設計, 周波数の増加は、信号の完全性に対する多くの望ましくない効果を有する.

Noise
Regarding noise, まず、システムの周波数が高くなるにつれて, 信号反射がますます重要になる. 伝送線理論, 反射は信号線長と信号波長の比に直接関係する.

Signal reflection
We also know that the signal wavelength decreases as the frequency increases (λ = v / f). したがって, 5 Gは、より高い周波数を導入, デザイナーは、信号反射の影響も考慮しなければなりません, リングまたは他の歪みのような, そして、それはシステムのより多くの雑音を引き起こして、効果的にSNRを減らします.

Capacitive and inductive coupling
In addition, キャパシタンスとインダクタンスは電圧と電流の変化率に関係しているので, それぞれ, 容量結合と誘導結合の効果がより関連する. これはまた、ノイズと歪みを生成, SNRを減らす.

Attenuation and skin effect
Regarding attenuation, 重要な考慮はいわゆる皮膚効果です. 信号の周波数が増加するにつれて本質的に示す, 導体中の信号の侵入深さは減少する.

Skin effect
The important meaning of the skin effect is that as higher frequencies pass through a smaller area, 彼らはより大きな抵抗とより大きなIR損失を引き起こす. この損失もSNR.

Ways to improve SNR in 5G design
In high-speed design, シグナル完全性に影響する多くの因子がある. So, 5 GのPCBボードのデザイナーは何を行うことができます?

Control circuit board impedance
An important step to reduce signal reflection and attenuation is to control the impedance of the circuit board. 適切に終端された配線及び良好に設計されたインピーダンス整合ネットワークを有することは、信号反射を防止し、回路モジュール100に最大電力を供給するために必須である.
Focus on impedance in manufacturing: mSAP
The impedance control problem can also be solved when manufacturing circuit boards. 伝統的なPCB製造工程は台形断面でトレースを作る欠点がある. これらの断面積は、トレースそのもののインピーダンスを変える, 5 Gアプリケーションを厳しく制限する.
One solution is to use mSAP (semi-additive manufacturing process) technology, これは、メーカーは、より高い精度でトレースを作成することができます. 制御回路の形状は、それによって引き起こされる皮膚効果及び信号電力損失を軽減することもできる.
減算とMSAP処理. Image courtesy of Proto-Electronics
Place components and traces
When mitigating effects such as coupling, 最も重要なことは、コンポーネントとトレースを互いに接続して、地面に. 例えば, 埋込みグランドプレーンとパワープレーンを有する多層PCBは有用な解決策であり得る.
Placing sensitive lines near the ground plane forces capacitive coupling with ground (as opposed to other lines) and provides a low-inductance return path for high-speed signals.
More considerations for 5G design
Although this article does not address an exhaustive list of all issues or solutions, これらの問題を解決するための5 G周波数と可能な設計解における信号完全性の先進的課題のいくつかをレビューした.
明らかに, 5 GはPCB技術者に信号完全性課題をもたらす, ノイズと減衰の周波数依存の効果がSNR. 成功した5 Gデザイン, some factors not considered in this article (such as the choice of dielectric and substrate materials) are equally important.