Le schéma constitue le circuit
En dessous de quelques centaines de mégahertz, une piste est un fil. Au-delà, c'est une ligne de transmission, et son impédance, son chemin de retour et sa longueur font partie intégrante de la conception électrique. Dix règles permettent de comprendre la plupart des différences.
1. Placer un plan de référence sous chaque piste RF
Continu, sans interruption et sur la couche directement sous-jacente. Un plan de référence divisé oblige le courant de retour à dévier, et cette déviation est à l'origine de la plupart des comportements RF imprévisibles.
2. Contrôler l'impédance, puis la vérifier
L'impédance des lignes microruban ou stripline est déterminée par la largeur de la piste, l'épaisseur du diélectrique et la constante diélectrique. La tolérance de ±10 % est vérifiée à l'aide d'un échantillon sur le panneau, et non déduite du logiciel de CAO.
3. Maintenir le chemin RF court et rectiligne
Chaque millimètre de piste engendre des pertes et chaque coude crée une discontinuité. Lorsqu'un coude est inévitable, privilégier les chanfreins ou les arcs à 45° aux angles droits.
4. Relier les plans de masse
Les plans de masse situés sur différentes couches sont reliés par des vias placés à proximité de chaque transition RF et le long du bord de la carte. Cette liaison maintient les plans au même potentiel RF, ce qui leur permet de servir de référence.
5. Utiliser des barrières de vias autour des pistes sensibles
Une rangée de vias de masse de part et d'autre d'une piste sensible crée une barrière de type guide d'ondes qui réduit le couplage avec les réseaux voisins. L'espacement doit être faible par rapport à la longueur d'onde, et non à la largeur de la piste.
6. Concevoir le point de départ, et pas seulement la piste
À l'endroit où un connecteur ou un câble rejoint la carte, la géométrie change : la largeur du pad, le retour de masse et le cordon de soudure influent tous sur l'impédance. Un point de départ dessiné après coup génère une réflexion qu'aucun réglage de piste ne peut corriger.
7. Séparer les circuits numériques et RF
Séparez la section RF des alimentations à découpage et du routage numérique, et maintenez les courants de retour séparés jusqu'à leur point de convergence. Placer un convertisseur DC-DC à proximité d'un LNA est un choix de conception, et non un hasard d'implantation.
8. Adapter les longueurs là où c'est important
Les paires différentielles et les réseaux d'antennes à commande de phase nécessitent une adaptation de longueur électrique, incluant les transitions par via. Sur une structure hybride, la constante diélectrique varie selon la couche ; une adaptation basée uniquement sur la longueur physique peut donc être erronée.
9. Découpler à la fréquence concernée
Un condensateur de 100 nF ne suffit pas à découpler une perturbation transitoire d'alimentation à 2,4 GHz. Le réseau de découplage est adapté à la bande de fréquences, placé près de la broche, et son retour est directement relié au plan de masse.
10. Rendre la carte mesurable
Ajoutez des coupons de test pour l'impédance, conservez l'accès à la chaîne RF pour les mesures et définissez la référence de masse au point de test. Une carte non mesurable au stade du prototype sera déboguée par remplacement de composants.
L'importance du choix des matériaux
Le FR-4 convient à de nombreuses conceptions inférieures à 6 GHz, mais son facteur de dissipation et sa constante diélectrique varient en fonction de la fréquence, de la température et de la teneur en résine. Lorsque les contraintes de pertes ou de stabilité de phase sont plus importantes, on utilise des stratifiés RF tels que Rogers, Arlon, Taconic ou Nelco, souvent dans une structure hybride avec du FR-4 au cœur du dispositif pour maîtriser les coûts.
La comparaison des matériaux se trouve dans le note sur les matériaux à haute fréquence; les limites du processus, notamment les caractéristiques de 0,06 mm et l'impédance de ±10 %, sont sur le page de capacités et les sections RF à pas fin sont souvent combinées avec HDI.
