מאת: אריק בוגטין, RFCONNEXT
אחרי יותר משבעים שנים של התפתחויות בייצור ויותר ממאה מיליארד רגל רבוע של לוחות שיוצרו, מה כבר יכול להתחדש בטכנולוגיה של לוחות מעגלים מודפסים?
בכנס DesignCon 2011, ג’מאל איזדיאן, המייסד של RFConnext, יחד עם ג’וליאן פרי, מנהל תכנון במהירות גבוהה בחברת Samtec, הציגו תכנון חדשני לקווי תמסורת עם הפסד נמוך יותר וקצב העברה גבוה יותר תוך שימוש בטכנולוגיה קונבנציונלית של ייצור לוחות מעגלים.
התכנון החדש, ש- RFConnext הגישה לגביו בקשה לפטנט, “ממנף את תנאי הביסייד, שנגזר לראשונה עבור הכבל הטרנס אטלנטי בסוף שנות השישים של המאה ה-19 על ידי אוליבר הביסייד (Heaviside)”, אמר איזדיאן.
תנאי הביסייד מזהה שהגרעת האות בחיבור תלויה לא רק בהפסד של המוליך, המתואר על ידי ההתנגדות R, או ההפסד הדיאלקטרי, המתואר על ידי המוליכות G, אלא תמסורת אופטימלית תלויה ביחס של R/L ו-G/C בקו תמסורת.
אם היחסים האלה שווים, אפילו קו תמסורת עם R או G גבוהים יכול לספק הפסד נמוך. אבל האתגר, אמר איזדיאן, הוא שכשמוגבלים לעקרונות הקונבנציונליים של תכנון קווי תמסורת עבור לוחות מעגלים, שינוי הגיאומטריה של חתך הרוחב בלבד לא משפיע הרבה על היחסים.
בתכנון החיבור החדש שלו איזדיאן הציג דרגת חופש נוספת באמצעות חורים שנקדחים ויכולים להשפיע באופן בלתי תלוי על ארבעת התנאים של כל אחד מקווי התמסורת.
“דרגת החופש הנוספת הזאת מאפשרת לנו למטב את עכבת היעד ואת ההפסד של מבני קווי התמסורת”. לדוגמה, כשהחורים נקדחים במסלול האות, גורם הקבוע הדיאלקטרי והבזבוז האפקטיבי מופחת על ידי קווי שדה השוליים שעוברים דרך מקטע אוויר גדול יותר.
תקריב של קו תמסורת PMTL המראה את החורים שנקדחו במסלולי האות והחזרה.
RFConnext מכנה את התכנון החדש של קווי התמסורת בשם מיקרו קו תמסורת מחזורי (PMTL).
קטן יותר, טווח תדרים גבוה יותר, הפסד נמוך יותר “מבנה העל הזה של חורים במסלול האות, במסלול החזרה ובחומר הדיאלקטרי שבאמצע מאפשר לנו לתכנן סטריפליין PMTL עם הפסד נמוך יותר מאשר סטריפליין או מיקרוסטריפ קונבנציונליים”, אמר איזדיאן. עם חורים מצופים בשני הצדדים של קו האות המתחברים למסלול החזרה, כל PMTL נעשה ערוץ דמוי קואקס, והצטלבות האותות מופחתת באופן דרמטי.
הפסד השילוב של PTML נמוך ב-30% מסטריפליין קונבנציונלי.
Samtec, שותפת הייצור של RFConnext, הציגה מגשר (ג’מפר) חדש לכבלי פלקס המבוסס על הרעיון של PMTL.
“כבל הפלקס PMTL יותר קטן ויותר גמיש מגירסת הכבל השטוח, ויש לו קצב העברה גדול יותר והפסד נמוך יותר”, אמר ג’וליאן פרי.
פרי ואיזדיאן הציגו ב-DesignCon 2011 נתונים מדודים המראים הפחתה של 30% בקבוע הדיאלקטרי והפסד נמוך יותר ב-30% בהשוואה לקו תמסורת סטריפליין עם חתך רוחב שווה ערך באותם לוחות FR4 זולים.
“תכונות התכנון הבסיסיות של מבני ה-PMTL אדישות לחומר”, אמר איזדיאן. “אפשר לבנות אותם בכל חומר מרובד, ולצפות לאותן הפחתות בקבוע הדיאלקטרי ובהפסד”.
“תכונה קריטית של מבנה ה-PMTL היא שמשתמשים בטכנולוגיה ייצור לוחות קונבנציונלית. כל מפעל לוחות יכול לייצר את החיבורים האלה, על סמך הנחיות התכנון שלנו”, אמר איזדיאן.
פרי בודק יישומים עכשוויים שבהם ההפסד בערוצי לוח אחורי ספציפיים הוא כל כך גבוה עד ששוקלים סיב אופטי מוטבע כחלופה. “ערוץ PMTL עם הפסד נמוך הוא מועמד עיקרי להחלפת הסיב”.
המוצרים הבאים שפרי חוקר הם כבלי פלקס זולים ליישומי בדיקה של ממסרי השהיה (TDR) וניתוח רשתות וקטורי (VNA). עם ההפסד הנמוך שלהם, הגמישות והיציבות המכאנית, אומר פרי, לכבלי הפלקס PMTL האלה יש יציבות פאזה הרבה יותר טובה אפילו מכבלי קואקס עתירי ביצועים.
הכתבה נמסרה באדיבות Samtec
