Diseño PCB de Microondas: La Solución Definitiva para Aplicaciones de Alta Frecuencia

Es un hecho común que los diseños PCB estándar no pueden manejar todo. Necesitarás algunos diseños especializados para lograr aplicaciones exigentes o proyectos específicos. Entonces, ¿qué haces cuando tratas con altas frecuencias? Lo que necesitas es un PCB de microondas. Estos PCBs pueden manejar incluso frecuencias en el rango de gigahercios. Pero te preguntarás: ¿Qué es un PCB de microondas?

Sigue leyendo para descubrir todo sobre PCBs de microondas y lo que necesitas para hacer uno.

¿Qué es un PCB de Microondas?

Los PCBs de microondas son placas con diseños que les permiten trabajar entre frecuencias medias a muy altas.

Además, los PCBs de microondas requieren tecnología y materiales únicos, que muchos fabricantes no pueden proporcionar. Por tanto, debes tener esto en cuenta al diseñar estos PCBs.

Cuando los militares necesitaban tecnología para aplicaciones de alta frecuencia, el PCB de microondas fue perfecto. Sin embargo, era tan caro que un aficionado o ingeniero regular no soñaría con hacer uno.

Pero, con la introducción de muchos productos comerciales y profesionales, el PCB de microondas se volvió común. Ahora tenemos estas placas en dispositivos de comunicación inalámbrica como redes inalámbricas, transmisores satelitales y teléfonos móviles.

Teléfonos Móviles

Diferencias entre PCB RF y PCB de Microondas

La diferencia principal entre estas placas radica en sus frecuencias de radio. Los PCB RF tienen un amplio rango de frecuencias de señal. La frecuencia típica de una placa RF varía entre 50 MHz a 1 GHz.

Contrariamente, los PCBs de microondas pueden operar con frecuencias más allá de 1 GHz. Además, el límite conocido actualmente de estas placas es de unos 30 GHz, lo que las hace útiles para señales de ancho de banda muy alto.

Sin embargo, un punto común entre las placas es que los diseñadores las usan para aplicaciones de recepción y transmisión. Además, la señal determina qué placa se ajustará a la aplicación.

Ventajas de PCB de Microondas

Placa de Circuito

Los diseños PCB de microondas son populares ahora que la electrónica es parte de nuestras actividades diarias. Y tiene varias ventajas que hacen a la placa digna de su popularidad. Veamos estos pros.

Más Rápidos que Circuitos Regulares

Los PCBs de microondas cuentan con baja tangente de pérdida y consistencia, lo que permite a la placa recibir y transmitir señales menos impúdicas más rápido.

Los PCBs de Microondas Pueden Tener Muchas Capas

Puedes usar componentes de bajo CTE para construir tu PCB de microondas. Por esta razón, es fácil apilar múltiples capas y alinearlas para formar patrones detallados.

Estables como una Roca

El diseño de PCB de microondas es estable y funciona correctamente incluso en temperaturas extremas. Además, puedes ir más allá del límite y ejecutar el PCB de microondas a 40 GHz. Pero solo si empleas la ayuda de aplicaciones analógicas.

No Tan Caros

Placa de circuito impreso mezclador de radiofrecuencia

Mezclar tus materiales en un sistema de almacenamiento en panel puede reducir el costo de ensamblaje. Tampoco tendrás que sacrificar rendimiento. Por tanto, obtendrás costo reducido y rendimiento óptimo.

Fácil Instalación de Componentes

Componentes Electrónicos

No tendrás dificultad instalando componentes en un PCB de microondas. En verdad, puedes poner incluso componentes de paso fino delicado en esta placa sin contratiempos.

Materiales para PCB de Microondas

Hay varias cosas a considerar al diseñar componentes PCB de alta frecuencia, especialmente si quieres el mejor rendimiento de circuito laminado para tu placa. Estos incluyen características de exceso, constantes dieléctricas, constante de conductividad (DK), conductividad actual y coeficiente de expansión térmica (CTE).

Hay bastantes materiales que pasan las verificaciones. Por ejemplo, tenemos el material Politetrafluoroetileno (PTFE) que la mayoría de trabajadores de cubierta PCB usan para diferentes frecuencias.

Además, el PTFE tiene excelentes características dieléctricas e incluso viene fabricado con fluoropolímero termoplástico. Pero eso no es lo único que debes notar. La fábrica también tiene un papel importante.

Aquí hay algunos proveedores de materiales donde puedes conseguir los mejores materiales para PCB de microondas:

Materiales de Rogers

Rogers Corporation

Rogers no es solo la corporación pública importante más antigua del mundo. También es la primera en desarrollar materiales RT/duroid en electrodomésticos electrónicos.

Además, RT/duroid es uno de los materiales líderes en la familia PTFE para PCBs de microondas rápidos. Sin embargo, si quieres la mejor precisión, necesitarás un laminado PTFE con sistemas y materiales específicos.

También debes considerar la capacidad sustancial del material ya que diferentes sustancias varían al manejar PCBs. Por ejemplo, recomendamos usar Teflon para tus formulaciones basadas en PTFE.

Adicionalmente, puedes encontrar estas soluciones en sartenes antiadherentes. Así que asegúrate de tener el conocimiento adecuado. De lo contrario, será difícil lidiar con estos materiales.

Rogers Duroid

Materiales con DK Superior

Si quieres materiales PCB para PA y LNAs, necesitarás materiales con valores Dk más altos. Estos materiales funcionan con rangos de impedancia y frecuencia específicos, lo que reduce las dimensiones del circuito cuando se necesita.

Además, la longitud de onda de tu circuito depende del material y la frecuencia. Y usar sustancias PCB con mayores valores DK puede ejecutar algoritmos de enrutamiento a frecuencias más bajas.

Más importante, usar circuitos con materiales DK altos creará PCBs miniatura que funcionan para circuitos que dependen de longitudes de onda, como filtros y antenas. Adicionalmente, los materiales tradicionales para PCBs de microondas suelen estar entre rangos DK 2 a 6.

Por tanto, identificamos materiales por encima de rangos DK 6 como materiales de placa DK alta.

Panasonic MEGATRON 6

Panasonic

El MEGATRON 6 de Panasonic es un excelente material laminado para motores de inducción como equipos de red, sistemas de prueba de IC, equipos de medición de alta frecuencia y centros de datos.

Es popular por su baja disipación dieléctrica, excelente expansión térmica y características de pérdida de transmisión reducida.

PTFE (Teflon) para PCB de Microondas

El PTFE es una sustancia polimérica con resistencia cero, lo que lo hace genial para aplicaciones de alta velocidad que requieren alta frecuencia.

Además, es un material flexible y ligero con muchos usos en varios sectores. Además, puede soportar altas temperaturas, resistir llamas y ofrecer mayor durabilidad.

Materiales Taconic para Microondas

Taconic proporciona algunas de las mejores aplicaciones con materiales PTFE cubiertos de silicona, paneles y cintas. Su enfoque principal son los laminados PTFE de bajo DK CTE con estabilidad térmica.

Estos laminados son robustos para fabricar PCBs RF/microondas. La mayoría de dispositivos Taconic ofrecen las mejores características de pérdida de inserción y bajos porcentajes de fibra de vidrio. Estos dispositivos también proporcionan índices de refracción uniformes en la cubierta, gracias al material laminado.

Material FR-4

En efecto, FR-4 es el material más común en fabricación de PCB. Es un epoxi laminado con mayor durabilidad, peso y resistencia a la tracción. Además, es impermeable y mayormente incombustible.

Fundamentos de Diseño PCB

Diseño PCB

Al diseñar PCBs de microondas, debes minimizar cualquier error potencial durante el ensamblaje. Por tanto, debes entender los fundamentos. Aquí hay algunos layouts básicos de diseño:

• Si tu placa tiene múltiples partes, asegúrate de separarlas. Te ayudaría a evitar mezclar tus componentes y facilitar el trabajo a tus fabricantes de PCB. También evitarás problemas de ensamblaje.

• Asegúrate que tu PCB de microondas tenga más de una capa. Además, tu capa superior debe alojar tus líneas de señal de microondas, componentes y etapa de potencia. Además, debes tener una capa de tierra debajo de la capa que aloja tus líneas de señal de microondas.

• Ten en cuenta que los PCBs de microondas son sensibles al ruido y susceptibles a una variedad de ruido aún más amplia. Por esta razón, debes reducir la posibilidad de reflexión, timbre o ruido de señal.

Resumen

Los PCBs de microondas son versátiles y pueden funcionar en varias aplicaciones PCB. Además de la electrónica de consumo estándar, tenemos PCBs de microondas en robótica, tecnologías inalámbricas, seguridad y sensores.

Robótica

Debes encontrar un fabricante capaz para asegurar que tus placas tengan la más alta calidad y cumplan estándares.

Así que no dudes en contactarnos si quieres producir tu PCB de microondas.