小型化與輕量化:汽車內(nèi)部空間有限,尤其是在一些緊湊級車型或?qū)臻g布局要求較高的新能源汽車中,汽車天線 PCB 需要盡可能地小型化和輕量化。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),設(shè)計師通常采用多層 PCB 技術(shù),將多個電路層和功能模塊緊密地集成在一起,減少 PCB 的面積和厚度。例如,一些汽車天線 PCB 采用了高密度互連(HDI)技術(shù),通過微孔和盲孔實(shí)現(xiàn)層間的電氣連接,從而可以在更小的空間內(nèi)布置更多的線路和元件。
汽車天線PCB在材料選擇上,也會優(yōu)先選用輕質(zhì)、高強(qiáng)度的 PCB 基材,如新型的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或特殊的工程塑料,在保證 PCB 機(jī)械性能的前提下,減輕其重量,有利于汽車的整體輕量化設(shè)計和燃油經(jīng)濟(jì)性提升。
高頻高速特性:由于汽車天線涉及到多種高頻無線信號的處理,如藍(lán)牙(2.4GHz)、Wi-Fi(2.4GHz/5GHz)、4G(1.8GHz - 2.6GHz 等多個頻段)、5G(Sub-6GHz 及毫米波頻段)以及 GPS(1.5GHz 左右)等,汽車天線 PCB 必須具備良好的高頻高速特性。這就要求 PCB 的基材具有低介電常數(shù)(Dk)和低損耗因數(shù)(Df),以減少信號在傳輸過程中的延遲和衰減。
例如,常用的高頻 PCB 基材有 Rogers 公司的 RO4000 系列板材,其介電常數(shù)和損耗因數(shù)在高頻段表現(xiàn)出色,能夠滿足汽車天線對高頻信號傳輸?shù)膰?yán)格要求。在 PCB 的線路設(shè)計方面,需要采用微帶線、共面波導(dǎo)等特殊的傳輸線結(jié)構(gòu),并嚴(yán)格控制線路的寬度、間距和長度,以實(shí)現(xiàn)精確的阻抗匹配和信號完整性。
汽車天線線路板為了應(yīng)對高速信號的數(shù)據(jù)傳輸需求,還會在 PCB 上集成高速信號處理芯片和接口電路,如高速 ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)、DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)以及高速差分信號接口等,確保天線系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地處理和傳輸大量的無線數(shù)據(jù)。
電磁兼容性(EMC)設(shè)計:汽車內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜,存在著眾多的電子設(shè)備和電氣系統(tǒng),它們在工作時會產(chǎn)生各種電磁干擾(EMI)。汽車天線 PCB 作為敏感的信號接收和發(fā)送部件,必須具備良好的電磁兼容性,既要防止外界電磁干擾對自身天線信號的影響,又要避免自身天線系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁輻射對其他汽車電子設(shè)備造成干擾。
在設(shè)計上,通常會采用電磁屏蔽技術(shù),如在 PCB 周圍設(shè)置金屬屏蔽罩或在 PCB 內(nèi)部的不同層之間鋪設(shè)金屬屏蔽層,將天線電路與外界電磁環(huán)境隔離開來。同時,還會通過合理的電路布局和接地設(shè)計,優(yōu)化 PCB 的電流回路,減少電磁輻射的產(chǎn)生和傳播。
例如,將高頻信號線路與低頻信號線路分開布局,避免它們之間的相互耦合;在 PCB 的接地設(shè)計上,采用多點(diǎn)接地和地平面分割等技術(shù),為不同頻段的信號提供獨(dú)立的接地回路,降低接地阻抗,提高電磁兼容性。
線路板可靠性與耐久性設(shè)計:汽車在行駛過程中會面臨各種惡劣的環(huán)境條件,如高溫、低溫、潮濕、振動、沖擊等,汽車天線 PCB 必須能夠在這些環(huán)境下長期穩(wěn)定可靠地工作。
在可靠性設(shè)計方面,首先在 PCB 的材料選擇上,會選用耐高溫、耐低溫、耐潮濕的基材和元件,如一些特殊的聚酰亞胺薄膜基材和經(jīng)過工業(yè)級認(rèn)證的電子元件,它們能夠在 -40℃ 至 +125℃ 的溫度范圍內(nèi)正常工作,并具有良好的防潮性能。
在 PCB 的結(jié)構(gòu)設(shè)計上,會加強(qiáng)對關(guān)鍵元件和線路的固定和保護(hù),例如采用加固的貼片技術(shù)將芯片和其他大型元件牢固地焊接在 PCB 上,防止在振動和沖擊過程中出現(xiàn)松動或脫落。同時,還會對 PCB 進(jìn)行嚴(yán)格的環(huán)境測試和可靠性驗(yàn)證,如高溫老化測試、低溫啟動測試、濕度循環(huán)測試、振動測試、沖擊測試等,確保其在汽車的整個使用壽命周期內(nèi)都能保持良好的性能和可靠性。