Через забор - Википедия - Via fence

Рисунок 1. Микрополосковая линия, экранированная перегородками на печатной плате

А через забор, также называемый забор, это структура, используемая в планарные электронные схемы для улучшения изоляции между компонентами, которые в противном случае были бы связаны электромагнитные поля. Он состоит из ряда через отверстия которые, если расположены достаточно близко друг к другу, образуют барьер для электромагнитных распространение волн режимов плиты в подложке. Кроме того, если излучение в воздухе над платой также должно быть подавлено, то полосовая прокладка со сквозным ограждением позволяет электрически прикреплять экран к верхней стороне, но электрически вести себя так, как если бы он продолжался через печатную плату.

Современная электроника имеет компоненты и узлы с высокой плотностью для достижения небольших размеров. Как правило, многие функции интегрированы на одной плате или умереть. Если они не экранированы должным образом друг от друга, может возникнуть множество проблем, включая плохую частотную характеристику, шумовые характеристики и искажения.

Через ограждения используются для защиты микрополоска и полоса линии передачи, ограждать края печатных плат, экранировать функциональные блоки схем друг от друга и формировать стенки волноводы интегрирован в планарный формат. Переходные заборы дешевы и просты в установке, но занимают место на доске и не так эффективны, как массивные металлические стены.

Цель

Планарные технологии используются в микроволновая печь частоты и использовать печатные дорожки в качестве линий передачи. Помимо соединений, эти линии могут использоваться для формирования компонентов функциональных единиц, таких как фильтры и муфты. Плоские линии легко соединяются друг с другом, когда находятся в непосредственной близости, эффект, называемый паразитная связь. Муфта происходит из-за окаймляющие поля распространяясь от краев линии и пересекая соседние линии или компоненты. Это желательная особенность устройства, где она используется как часть дизайна. Однако нежелательно, чтобы поля соединялись с соседними блоками. Современные электронные устройства обычно должны быть небольшими. Это, а также стремление к снижению затрат приводит к высокой степени интеграции и расположению схемных блоков в менее чем желательной близости. Использование заборов - это один из способов уменьшения паразитной связи между такими устройствами.[1]

Среди множества проблем, которые могут быть вызваны паразитной связью, являются снижение пропускная способность, унижающий достоинство полоса пропускания плоскостность, уменьшение выходной мощности усилителя, увеличение размышления, ухудшение коэффициент шума, вызывая нестабильность усилителя и создавая нежелательные пути обратной связи.[2]

В полосковой линии через заборы, идущие параллельно линии с обеих сторон, служат для связывания наземных плоскостей, таким образом предотвращая распространение мод параллельных пластин.[3] Подобное устройство используется для подавления нежелательных мод в металлической основе. копланарный волновод.

Структура

Фигура 2. Схема микрополоски через забор

Переходное ограждение состоит из ряда через отверстия, то есть отверстия, которые проходят через подложку и металлизированы изнутри для подключения к колодки сверху и снизу подложки. В полоса формат как верх, так и низ диэлектрического листа покрыты металлическим плоскость земли поэтому любые переходные отверстия автоматически заземляются с обоих концов. В других плоских форматах, таких как микрополоска заземляющий слой находится только внизу подложки. В этих форматах обычно соединяются верхние площадки переходного ограждения металлической направляющей (см. Рисунок 2). Это все еще не полностью ограждает поле, как это можно сделать в полосе. В полосковой линии поле может распространяться только между плоскостями заземления, но в микрополосковой линии оно может протекать через ограждение переходного отверстия. Тем не менее, подключение верхних контактных площадок улучшает изоляцию за счет 6-10 дБ.[2] В некоторых технологиях удобнее формировать забор из проводящих столбов, а не из переходных отверстий.[4]

Рисунок 3. Отливка с металлическими стенками для размещения на микрополоске через заборы

Изоляцию можно дополнительно улучшить, поместив металлическую стену поверх проходного ограждения. Эти стенки обычно являются частью корпуса устройства. Большие отверстия в перегородках, показанные на рисунках 1 и 5, представляют собой отверстия для винтов для фиксации этих стен на месте. Отливка стены, относящаяся к этой схеме, показана на рисунке 3.[5]

Рисунок 4. Эквивалентная схема через отверстие

При проектировании ограждения необходимо учитывать размер переходных отверстий и расстояние между ними. В идеале переходные отверстия должны действовать как короткие замыкания, но они не идеальны, и эквивалентную схему перехода можно смоделировать как шунтирующую индуктивность. Иногда требуется более сложная модель, например эквивалентная схема, показанная на рисунке 4. L1 связано с индуктивность колодок и C это емкость между ними. р и L2 являются, соответственно, сопротивление и индуктивность металлизации сквозных отверстий. Необходимо учитывать резонансы, в частности параллельный резонанс C и L2 позволит электромагнитным волнам проходить на резонансной частоте. Этот резонанс необходимо поместить за пределы рабочих частот соответствующего оборудования. Расстояние между ограждениями должно быть небольшим по сравнению с длиной волны (λ) в диэлектрике подложки, чтобы ограждение казалось твердым для падающих волн. Если слишком большие, волны смогут проходить через щели. Общее практическое правило - делать интервал меньше λ / 20 на максимальной рабочей частоте.[6]

Приложения

Рисунок 5. Через ограждения, защищающие край печатной платы

Переходные ограждения используются в основном на РФ и микроволновая печь частот везде, где применяются планарные форматы. Они используются в печатная схема технологии, такие как микрополоски, керамические технологии, такие как низкотемпературная обожженная керамика, монолитные СВЧ интегральные схемы, и система на упаковке технологии.[7] Они особенно важны при разделении цепей, работающих на разных частотах.

Также называемый через сшивание, через ограждения можно использовать по краю печатной платы, пример можно увидеть на рисунке 5. Это может быть сделано для предотвращения электромагнитная интерференция с другим оборудованием или даже для блокировки повторного проникновения излучения из другого места в той же цепи.[8]

Переходные ограждения также используются в стоечный волновод, также известный как ламинированный волновод (LWG).[9] В LWG две параллельные перегородки образуют боковые стенки волновода. Между ними, а также верхней и нижней плоскостями заземления подложки находится электромагнитно изолированное пространство. В этом пространстве нет электрического проводника, но электромагнитные волны могут существовать в закрытом диэлектрическом материале подложки, и их направление распространения определяется LWG. Эта технология обычно используется в миллиметровая полоса частоты и, следовательно, размеры довольно малы. Кроме того, хорошая изоляция требует, чтобы переходные отверстия были близко расположены. Обычно 60 дБ необходима изоляция между направляющими, то есть 30 дБ за забор. Типичный Группа W (75-110 ГГц) спецификация ограждения, отвечающая этому требованию в LWG, - это переходные отверстия 0,003 дюйма (76 мкм), расположенные между центрами на расстоянии 0,006 дюйма (150 мкм). Это может быть непросто в изготовлении, и более высокая плотность переходных отверстий иногда достигается за счет построения ограждения из двух расположенных в шахматном порядке рядов переходных отверстий.[10]

Преимущества и недостатки

Через заборы дешево и удобно. При использовании в плоских форматах они не требуют дополнительных процессов для производства. Например, на печатной плате они изготавливаются в том же процессе, что и рисунки дорожек. Однако через заборы нельзя подойти к изоляции, достижимой при сплошных металлических стенах.[11]

Через заборы израсходуется много ценного субстрата и, следовательно, увеличится общий размер сборки. Через заборы слишком близко к охраняемой линии может ухудшиться изоляция, достижимая в противном случае. При использовании полосовой линии практическое правило заключается в размещении ограждений на расстоянии не менее четырехкратного расстояния от трассы до плоскости земли от охраняемой линии.[12]

Рекомендации

  1. ^ Bahl, страницы 290-291
  2. ^ а б Бахл, стр. 291
  3. ^ Харпер, стр. 3.21
  4. ^ Харпер, стр. 3.20
  5. ^ Пончак и другие., стр. 349
  6. ^ Несколько источников:
    • Bahl, страницы 290, 296
    • Харпер, страницы 3.20–3.21
  7. ^ Bahl, страницы 290, 291
  8. ^ Аршамбо, страницы 215-216
  9. ^ Пао и Агирре, стр. 585
  10. ^ Пао и Агирре, страницы 586-589
  11. ^ Аршамбо, стр. 216
  12. ^ Иоффе и Лок, стр. 838

Библиография

  • Аршамбо, Брюс, Дизайн печатной платы для реального контроля электромагнитных помех, Springer, 2002 г. ISBN  1402071302.
  • Бахл, Индер, Сосредоточенные элементы для ВЧ- и СВЧ-схем, Artech House, 2003 г. ISBN  1580536611.
  • Харпер, Чарльз А., Высокопроизводительные печатные платы, McGraw Hill Professional, 2000 г. ISBN  0070267138.
  • Иоффе, Эля Б .; Лок, Кай-Сон, Заземление для заземления: Справочник от цепи к системе, Джон Уайли и сыновья, 2010 г. ISBN  9780471660088.
  • Пао, Хсеух-Юань; Агирре, Джерри, «Фазированная решетка», в Duixian Liu; Пфайффер, Ульрих; Гжиб, Януш; Гоше, Брайан; Передовые технологии миллиметрового диапазона: антенны, упаковка и схемы, Джон Уайли и сыновья, 2009 г. ISBN  047074295X.
  • Пончак, Г.Е .; Тенцерис, E.M .; Папаполимеру, Дж., «Связь между микрополосковыми линиями, встроенными в полиимидные слои для 3D-MMIC на Si», Протоколы IEE - Микроволны, антенны и распространение, том 150, выпуск 5, страницы 344-350, октябрь 2003 г.