Hochfrequenz-Leiterplatten (HF-Leiterplatten)
Hochfrequenz-Leiterplatten sind für die Übertragung von HF-Analogsignalen im MHz- bis GHz-Bereich in drahtlosen Kommunikations-, Radar- und Navigationssystemen sowie anderen Hochfrequenzanwendungen ausgelegt. Sie ermöglichen die Übertragung dieser Hochfrequenzsignale mit kontrollierter Impedanz und minimalen Verlusten.
Was sind Hochfrequenz-Leiterplatten?
Eine Hochfrequenz(HF)-Leiterplatte ist eine spezialisierte Leiterplatte, die für den Betrieb bei Hochfrequenz im Bereich von typischerweise über 30 MHz ausgelegt ist. Sie wird mit Materialien und Designregeln hergestellt, um HF-Signale zuverlässig und mit minimalen Störungen oder Signalbeeinträchtigungen zu übertragen und abzustrahlen.
Zu den Hauptmerkmalen von HF-Leiterplatten gehören:
- Betrieb der Leiterplatte bei hohen Frequenzen von 30 MHz bis zu 10 GHz
- Übertragung modulierter Kommunikations-, Radar- oder Navigationssignale
- Gleichbleibende, kontrollierte Impedanz der Signalleitbahnen
- Exzellente Signalintegrität der Leiterplatte bei Hochfrequenzen
- Spezielle Dielektrika mit stabiler Dielektrizitätskonstante
- Integration von HF-Bauteilen wie Oszillatoren und Verstärkern
- Abschirmstrukturen zur Reduzierung von Störungen
HF-Leiterplatten ermöglichen die drahtlose Übertragung und den Empfang von Informationssignalen, die auf eine Hochfrequenzträgerwelle moduliert werden. Dies erlaubt die Vernetzung von Geräten und Systemen, die eine drahtlose Konnektivität mit verschiedenen Standards und Protokollen benötigen.
Warum Hochfrequenz-Leiterplatten einsetzen?
Die HF-Leiterplatten-Technologie bietet mehrere Vorteile für Hochfrequenzanwendungen:
Unterstützt drahtlose Konnektivität
HF-Leiterplatten erleichtern die drahtlose Kommunikation zwischen Geräten mit Protokollen wie Bluetooth, WLAN, ZigBee, RFID, NFC und Mobilfunknetzen.
Hochfrequenzbetrieb
Sie ermöglichen einen Betrieb von einigen hundert MHz bis zu mehreren GHz und decken damit die meisten drahtlosen Frequenzbänder ab.
Kontrollierte Impedanz
Gleichbleibende 50- oder 75-Ohm-Impedanz der Signalleitbahnen verhindert Reflexionen und maximiert die Leistungsübertragung.
Signalintegrität
Stabile elektrische Eigenschaften stellen die Signalreinheit mit minimaler Dämpfung, Reflexion oder Verzerrung bei GHz-Frequenz sicher.
Kompakte Baugröße
HF-Funktionalität kann in die Leiterplatte integriert werden, Verkabelung entfällt. Dies ermöglicht miniaturisierte Produkte.
Zuverlässigkeit
Robustes Design und robuste Fertigung gewährleisten zuverlässigen Betrieb auch unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen.
Designflexibilität
Die HF-Leiterplatten-Technik unterstützt sowohl Analog- als auch Digitalsignale auf ein und derselben Platine.
Simulation and Modeling
Designrichtlinien für HF-Leiterplatten
Das Design einer Hochfrequenz-Leiterplatte erfordert die Beachtung der Impedanzkontrolle sowie von Leitungseffekten und Störungen im GHz-Bereich. Die Einhaltung der folgenden Richtlinien gewährleistet eine ordnungsgemäße HF-Leiterplatten-Funktion.
Impedanzkontrolle
Die charakteristische Impedanz der Signalleitungen von 50 oder 75 Ohm durch Verhältnis von Leitbahnbreite zu -höhe einhalten.
Übertragungsleitungen
Mikrostreifen-, Stripline- oder Koplanarleitungen verwenden. Stichleitungen und Längenänderungen vermeiden.
Lagenaufbau
Masseflächen neben Signallagen für Abschirmung platzieren. Versorgungsebenen einplanen.
Routing
90°-Bögen in Leitbahnen vermeiden. Kreisbögen oder 45°-Bögen verwenden.
Bauteilanordnung
HF-Bauteile zuerst mit kürzesten Verbindungen zu den Leitungen platzieren. Funktionsgruppen bilden.
Abschirmstrukturen
Masseflächen, Abschirmungen und/oder Metallgehäuse für Isolation verwenden.
Entkopplungskondensatoren
Mehrere Entkopplungskondensatoren bei jeder Stromversorgung der ICs in der Nähe von Signalbahnen verwenden.
Simulation
Simulationen können die Signalintegrität vor der Fertigung verifizieren.
HF-Leiterplatten-Materialien und -Eigenschaften
Da FR4 keine ausreichende Hochfrequenzleistung bietet, erfordern HF-Leiterplatten spezielle Dielektrika, die für kontrollierte Impedanz, geringe Verluste und S tabilität optimiert sind. Typische HF-Materialien:
PTFE Keramik-gefüllt: Extrem geringe Verluste und stabile Dielektrizitätskonstante. Ermöglicht hohe Frequenzen. Wird für Stripline-Boards verwendet.
Gewebeverstärktes PTFE: Bietet ausgezeichnete thermische Stabilität. Geringe Feuchtigkeitsaufnahme. Wird für Mikrostreifenleitungen eingesetzt.
Modifiziertes Epoxidharz: Kostengünstiges Material mit moderat geringen Verlusten für Frequenzen bis 6 GHz.
Kohlenwasserstoffkeramik: Hochfrequenztaugliches Material, bis 77 GHz nutzbar. Stabile elektrische Eigenschaften.
Quarz-PTFE-Verbundwerkstoff: HF-Material mit den geringsten Verlusten, nutzbar über 100 GHz. Sehr enge Impedanztoleranzen. Extrem hochwertig.
Starre oder flexible Verbundwerkstoffe: Die Wahl des optimalen HF-Materials hängt von der Betriebsfrequenz, Produktionsmenge und den Kosten ab.
Kooperieren Sie mit copperdot für Ihre HF-Leiterplatten
Mit der Möglichkeit, eine breite Palette von Leiterplatten zu beschaffen, kann copperdot HF-Leiterplatten liefern, die für Ihre spezifischen Designanforderungen in Bezug auf Betriebsfrequenz, Lagenzahl, Hochfrequenz-Materialien und elektrische Leistung gefertigt werden.
Unsere HF-Leiterplatten-Fähigkeiten umfassen:
- FR4-Material für niedrigere Frequenzbereiche
- HF-Materialien einschließlich PTFE, Kohlenwasserstoffkeramik und Epoxidharze
- Lagenzahlen von 4 bis 12+ Lagen
- Feine Leiterbahnbreiten und -abstände
- Präzise Impedanzkontrolle
- Schnell gefertigte Prototypen zur Designverifizierung der Leiterplatte
Um ein sofortiges HF-Leiterplatten-Angebot zu erhalten oder Ihre HF-Anforderungen zu besprechen, senden Sie uns einfach Ihre Gerber-Daten oder kontaktieren Sie uns. Unsere Ingenieurinnen und Ingenieure stellen sicher, dass Ihr Design als hochwertige HF-Leiterplatte gefertigt wird, die auf Ihre Anwendungsbedürfnisse zugeschnitten ist.
Häufig gestellte Fragen zu HF-Leiterplatten
HF-Leiterplatten sind für eine kontrollierte, konsistente Impedanz bei hohen Frequenzen von 30 MHz bis zu mehreren GHz unter Verwendung spezieller Materialien optimiert. Durch sorgfältiges Layout minimieren sie Verluste und Interferenzen für Analogsignale. Bei einer Digital-Leiterplatte steht die fehlerfreie Datenübertragung bei hohen Geschwindigkeiten unter Verwendung von Standard-FR4-Material im Vordergrund.
Kontrollierte Impedanz der Übertragungsleitungen, korrekter Lagenaufbau, Abschirmstrukturen, Minimierung von Leitungslängenänderungen und Entkopplung aller IC-Versorgungspins sind beim Leiterplattendesign einer Hochfrequenz-Leiterplatte entscheidend, um eine gute HF-Signalausbreitung mit minimalen Störungen oder Verlusten sicherzustellen.
Extrem verlustarme Dielektrika wie PTFE-Verbundwerkstoffe mit stabilem Dk ermöglichen einen zuverlässigen Betrieb bis zu 100 GHz und darüber hinaus für spezialisierte Anwendungen wie Radar- und Satellitensysteme. Sorgfältiges Layout und sorgfältige Fertigung der Leiterplatte sind unerlässlich.
Zusätzlich zu Sichtprüfung und Netzlistentests erfordern HF-Leiterplatten detaillierte elektrische Tests, einschließlich Impedanz-, Einfügedämpfungs-, Stehwellenverhältnis- und Isolationsmessungen an Test Coupon Boards und oft auch an kompletten Platinen.
