El layout es el circuito
Por debajo de unos cientos de megahercios, una pista es un cable. Por encima, es una línea de transmisión, y su impedancia, su camino de retorno y su longitud forman parte del diseño eléctrico. Diez reglas cubren casi toda la diferencia.
1. Pon un plano de referencia bajo cada pista de RF
Continuo, sin cortes y en la capa inmediatamente inferior. Un plano partido obliga al retorno a desviarse, y ese desvío es el origen de la mayoría de los comportamientos misteriosos en RF.
2. Controla la impedancia y luego verifícala
La impedancia de microstrip o stripline la fijan la anchura de pista, el espesor del dieléctrico y la constante dieléctrica. La tolerancia de ±10 % se verifica con un cupón en el panel, no se supone del stack del CAD.
3. Mantén el camino de RF corto y recto
Cada milímetro de pista añade pérdida y cada codo añade una discontinuidad. Donde el codo sea inevitable, usa chaflanes a 45° o arcos en lugar de esquinas de 90°.
4. Cose los planos de masa
Los planos de masa de capas distintas se unen con vías colocadas junto a cada transición de RF y a lo largo del borde de la placa. El cosido mantiene los planos al mismo potencial en RF, que es lo que los convierte en referencia.
5. Usa empalizadas de vías alrededor de las pistas sensibles
Una fila de vías de masa a ambos lados de una pista sensible crea un límite tipo guía de onda que reduce el acoplamiento con las redes vecinas. La separación tiene que ser pequeña respecto a la longitud de onda, no respecto a la anchura de la pista.
6. Diseña el lanzamiento, no solo la pista
Donde un conector o un cable se encuentra con la placa, la geometría cambia: anchura de pad, retorno de masa y cordón de soldadura afectan a la impedancia. Un lanzamiento dibujado como ocurrencia de última hora produce una reflexión que ningún ajuste de la pista arregla.
7. Mantén separados lo digital y la RF
Separa la sección de RF de las fuentes conmutadas y del ruteo digital, y mantén las corrientes de retorno separadas hasta que se encuentren en un punto definido. Un convertidor DC-DC junto a un LNA es una decisión de diseño, no un accidente de layout.
8. Iguala longitudes donde importa
Los pares diferenciales y los arrays en fase necesitan longitud eléctrica igualada, y el igualado tiene que incluir las transiciones por vía. En un stack híbrido la constante dieléctrica varía por capa, así que igualar solo por longitud física puede salir mal.
9. Desacopla en la frecuencia que estás combatiendo
Un condensador de 100 nF no desacopla por sí solo un transitorio de alimentación a 2,4 GHz. La red de desacoplo se elige para la banda, se coloca junto al pin y su camino de retorno va directo al plano de masa.
10. Haz que la placa se pueda medir
Añade cupones de prueba para impedancia, deja acceso a la cadena de RF para sondar y define la referencia de masa en el punto de prueba. Una placa que no se puede medir en la fase de prototipo se depurará cambiando componentes.
Dónde entra la elección de material
El FR-4 es suficiente para muchos diseños por debajo de 6 GHz, pero su factor de disipación y su constante dieléctrica varían con la frecuencia, la temperatura y el contenido de resina. Cuando el presupuesto de pérdidas o la estabilidad de fase piden más, se usan laminados de RF como Rogers, Arlon, Taconic o Nelco, a menudo en un stack híbrido con FR-4 en el núcleo para controlar el coste.
La comparación de materiales está en la nota de materiales de alta frecuencia; los límites de proceso, incluidos trazos de 0,06 mm e impedancia de ±10 %, están en la página de capacidades, y las secciones de RF de paso fino suelen combinarse con HDI.
