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Archive: January 5, 2023

Control industrial PCB

Control industrial para mejorar la producción de PCB

Vivimos en una era en la que la tecnología se está apoderando de todas las industrias existentes. Desde el sector académico, con las clases en línea, hasta el sector sanitario, con las aplicaciones de control de la salud. Sin embargo, el sector en el que probablemente se ha infiltrado más la tecnología es la industria manufacturera. En el siglo XXI, casi todos los procesos de producción deben utilizar la tecnología para que el procedimiento de fabricación sea correcto. Ahí es donde entran en escena los ICS (sistemas de control industrial).

Se han implantado muchos tipos distintos de sistemas de control industrial en muchos sectores diferentes. El uso de algún sistema de control industrial junto con los procesos y equipos relacionados es necesario para prácticamente todas las infraestructuras esenciales, las áreas de producción industrial, la gestión de la energía, el transporte y el tratamiento del agua. Sin embargo, aunque estas aplicaciones ICS son muy útiles en la producción, deben ejecutarse en una PCB compleja para funcionar adecuadamente y aumentar la eficiencia y la productividad. Además, utilizarlas en un proceso de producción es una tarea bastante compleja. Sin embargo, ¿hay fabricantes que dominan la habilidad de utilizar ICS en el proceso de producción de sus productos?

Los sistemas de control industrial en pocas palabras

El término sistema de control industrial (SCI) hace referencia a varios CS (sistemas de control) más los instrumentos relacionados, incluidos los equipos, el control, los sistemas y las redes necesarios para automatizar y hacer funcionar los procesos industriales. Cada ICS funciona de forma diferente y está diseñado para gestionar eficazmente las tareas de forma electrónica en función de un par de factores, como el sector en el que se utilice. Sin embargo, hoy en día casi todos los sectores industriales utilizan los equipos y procedimientos de un sistema de control industrial.

El control industrial es la automatización de los sistemas de fabricación, minería y energía para aumentar los índices de producción, mejorar la calidad y fiabilidad de los productos u optimizar el uso de los recursos.

Los sistemas de control industrial son la columna vertebral de muchas industrias. Son útiles en todos los sectores industriales, desde la fabricación hasta la generación y distribución de energía. La automatización industrial es un subconjunto del control industrial que consiste principalmente en automatizar procesos industriales como la manipulación de materiales (por ejemplo, paletizado), líneas de montaje, operaciones de mecanizado y envasado.

La automatización digital de procesos (DPA) es una tecnología emergente que promete automatizar tareas más complicadas en la industria mediante el uso de agentes de software capaces de supervisar y ajustar los procesos en función de las condiciones cambiantes.

Hay un par de tipos de ICS. Sin embargo, el sistema de control distribuido, el control de supervisión y la adquisición de datos son los más populares en el mercado. Además, los dispositivos de campo, que reciben órdenes de supervisión de estaciones distantes, gestionan con frecuencia las actividades locales.

Control de supervisión y adquisición de datos (SCADA)

Un sistema como SCADA no puede ofrecer un control total. Sin embargo, se concentra en proporcionar un control a nivel de supervisión utilizando sus capacidades. Además, los sistemas de control de supervisión y adquisición de datos tienen componentes dispersos en varios lugares, la mayoría de las veces PLC (controladores lógicos programables) y otros módulos comerciales. Una HMI (máquina de interfaz humana) conectada a un sistema SCADA permite controlar y supervisar de forma centralizada diversas salidas y entradas del proceso, así como adquirir y transmitir datos.

El sistema SCADA se utiliza principalmente para la gestión y supervisión a distancia de las instalaciones a través de un sistema de control centralizado. Los sistemas SCADA pueden automatizar este proceso de forma eficiente, de modo que los empleados no tengan que desplazarse distancias significativas para completar tareas o recopilar datos. El cierre y la apertura de disyuntores y válvulas, la supervisión medioambiental y la recopilación de datos de un sistema de sensores se controlan localmente mediante dispositivos de campo.

Los sistemas de control de supervisión y adquisición de datos son buenos sobre todo en industrias relacionadas con la distribución y transmisión de energía eléctrica, centros de tratamiento y distribución de agua, y control y supervisión de tuberías.

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Sistemas de control distribuido

El DCS es un sistema que utilizan los técnicos para gestionar los equipos de fabricación que se encuentran en un mismo lugar. En un sistema de control distribuido, la comunicación con los puntos de ajuste se realiza a través del controlador del sistema, que puede indicar a los actuadores o incluso a las válvulas que funcionen de una forma específica para mantener el punto de ajuste previsto. Además, los datos recogidos sobre el terreno pueden utilizarse para el control directo del proceso, archivarse para su uso futuro o incluso combinarse con información de otras partes de la planta del sistema para crear sofisticados planes de control.

Cada DCS controla varios dispositivos o controladores que son componentes de todo el proceso de fabricación mediante un control de supervisión en bucle que está centralizado. Gracias a esta tecnología, las industrias disponen ahora de acceso instantáneo a la información sobre las operaciones y la fabricación. Además, un DCS puede reducir el efecto de los “fallos individuales” en todo el sistema utilizando múltiples dispositivos durante la fabricación.

Los sistemas DCS tienen múltiples aplicaciones en sectores como:
-Tratamiento de aguas residuales
-Refinerías de petróleo y agua
-Fabricación de productos químicos
-Generación de energía eléctrica
-Fabricación

Implementación real de ICS

La implementación de entornos ICS utiliza principalmente una combinación de SCADA y DCS que incorpora características de estos dos sistemas.

Componentes vitales de un entorno ICS

Los sistemas de software y hardware que supervisan y gestionan eficazmente los aparatos físicos reales en el campo tienden a ser variables de tecnología operativa o OT. Además, cada industria tiene diferentes funciones OT. Los dispositivos OT incluyen, por ejemplo, equipos que miden la temperatura en entornos industriales.

Unidad terminal remota

Un terminal remoto es un aparato de campo eficiente que lleva un microprocesador. El microprocesador recibe instrucciones y transmite datos a la UTM.

Bucle de control

Los componentes de hardware, como los actuadores y los PLC, forman parte de cada CL (bucle de control). El CL interpreta las señales procedentes de motores, interruptores, disyuntores, válvulas de control, sensores y otros dispositivos similares. Además, el controlador utilizará las variables que han medido estos sensores para gestionar los trabajos o finalizar los procesos de forma eficiente.

Interfaz hombre-máquina

Un programa GUI (interfaz gráfica de usuario) permite la comunicación entre el operador humano y el hardware del controlador. Además, puede proporcionar datos previos adquiridos a través de los gadgets en el entorno del sistema de control industrial e información de estado. Además, los técnicos lo utilizan para construir y modificar parámetros en el punto de ajuste configurado, el algoritmo de control y los controladores.

Mantenimiento y diagnóstico a distancia

El mantenimiento y diagnóstico remotos se refieren a reconocer, detener y recuperarse de operaciones y fallos inusuales.

Servidor de control

Los dispositivos de control de nivel inferior (LL) reciben comunicación con los servidores de control que también alojan los programas de control supervisorio PLC o DCS.

Unidad terminal maestra o SCADA

El gadget SCADA también envía instrucciones a las RTU fuera de banda.

Dispositivos electrónicos inteligentes

Un IED es un gadget inteligente que puede recopilar datos, intercambiar mensajes con otros gadgets inteligentes y llevar a cabo el control y procesamiento local. Los controles automáticos de nivel local (LL) son posibles gracias al empleo de dispositivos electrónicos inteligentes en sistemas de control como DCS y SCADA.

Historiador de datos

Los historiadores de datos son bases de datos centralizadas que registran toda la información del proceso en un entorno de sistema de control industrial antes de exportar esta información al sistema de información (SI) de la empresa. Los conocimientos adquiridos se utilizan posteriormente para la planificación de EL (a nivel de empresa), el análisis de procesos y el control estadístico de procesos.

¿Qué es exactamente un sistema de control industrial?

Los sistemas SCADA realizan varias funciones que permiten una correcta gestión remota de las instalaciones. Estas son las principales funciones de los sistemas SCADA.

Adquisición de datos

Los técnicos utilizan conversiones analógicas a digitales en la recopilación de información SCADA. Además, los técnicos utilizan distintos grados centígrados para expresar la temperatura cuando trabajan con sistemas SCADA.

Un sistema SCADA convierte la intensidad de la señal de transmisión en dBm. Además, los segundos de error sirven como un tipo de medida de la calidad del canal.

Comunicación de datos en red

Los datos recogidos se trasladan a un consolidador maestro por iniciativa propia o como respuesta a solicitudes de datos.

En la comunicación de datos de red son posibles canales de comunicación analógicos (T202, POTS) o digitales (RS485, TC/IP). Por otra parte, además de cualquier certificación de contenido, la arquitectura de las redes SCADA suele incluir alguna forma de validación de tránsito.

Presentación de datos

Es necesario organizar y procesar los datos recopilados y, a continuación, presentarlos para que el operador del sistema pueda tomar la decisión de control y la respuesta correctas. Además, la presentación puede variar desde una simple presentación tabular que abarque los eventos registrados hasta una presentación gráfica compleja.

Control

Si los sistemas admiten salidas y la decisión de control está justificada, los técnicos pueden enviar los comandos adecuados a configuraciones específicas o cambios operativos. La mayoría de las acciones de control suelen ser realizadas por PLC y RTU.

Comunicación en los sistemas de control industrial

Los módulos y dispositivos de control utilizan protocolos de comunicación en los sistemas de control industrial para comunicar información. Además, las distintas configuraciones de los sistemas de control industrial emplean diversos métodos de comunicación. La mayoría de estos protocolos de sistema fueron creados para usos particulares, incluyendo la automatización de procesos, sistemas y estructuras de energía, y muchas otras cosas. Además, el desarrollo de estos eficaces protocolos garantiza la compatibilidad entre distintos fabricantes. Sin embargo, algunos protocolos específicos sólo pueden utilizarse con equipos del mismo fabricante industrial. Los protocolos de sistemas de control industrial más utilizados son:

Ethernet para tecnología de autómatas de control (EtherCAT)

Protocolo de comunicación de código abierto y uso gratuito que utiliza la tecnología Ethernet en entornos industriales. EtherCAT ayuda en la aplicación que implica la automatización con un jitter de un segundo y ciclos de actualización cortos (alrededor de 100 segundos).

Protocolos industriales comunes (CIP)

Los servicios y mensajes de configuración, sincronización, seguridad, control y otros fines conforman un CIP. Además, puede combinar Internet y la red Ethernet con el CIP para mejorar la funcionalidad. Numerosas modificaciones del CIP ofrecen intercomunicación e integración para varios tipos de red.

Redes de control y automatización de edificios

La detección de incendios, el acceso a edificios, la iluminación, el aire acondicionado, la ventilación y la calefacción se controlan mediante este protocolo.

Comunicación de plataforma abierta (OPC)

Para la comunicación industrial, existen varias especificaciones y estándares conocidos como OPC. Microsoft creó estas tecnologías hace mucho tiempo para adaptarlas al sistema operativo Windows. Son la base del estándar de comunicación Open Platform (DCOM, COM y OLE).

Modbus

El protocolo de sistema Modbus es uno de los primeros protocolos de sistemas de control industrial introducidos en la industria en 1979. Modbus es el protocolo de comunicación estándar en la mayoría de los entornos ICS, si no en todos, y emplea conexiones serie con los PLC. El Modbus serie que transmite datos utilizando el estándar HDLC (control de enlace de datos de alto nivel) y el Modbus-TCP que transmite datos utilizando el protocolo de sistema TCP/IP son los dos tipos diferentes de implementación del protocolo Modbus.

Protocolo de red distribuida

El protocolo DNP funciona en tres capas: transporte, aplicación y conexión. Como resultado, el enfoque DNP es frecuentemente aplicable en instalaciones de tratamiento de agua y residuos de agua.

Bus de campo de proceso

Durante las operaciones de campo, PROFIBUS emplea comunicaciones RTU a RTU, MTU a MTU y RTU a MTU. Además, sólo existen dos opciones:
-Profibus PA, que es la abreviatura de Process Automation) – supervisa eficazmente los equipos de medición a través del sistema de control de procesos (PC).

-Profibus DP, que es la abreviatura de periféricos descentralizados – Controla actuadores y sensores de control a través de controladores centrales.

FPGA Virtex de Xilinx

Amenazas más comunes para los ICS

Cada ICS integra continuamente nuevas aplicaciones y tecnología en OT e IT para mejorar la funcionalidad y productividad del sistema. Sin embargo, dado que OT e IT forman ahora parte de ICS, los defraudadores pueden atacarlos con mayor facilidad. Uno de sus puntos débiles prevalentes es la falta de soluciones de seguridad utilizadas en la infraestructura OT para proteger los sistemas de control heredados (LC) como SCADA.


Además, las empresas deben hacer frente a los crecientes problemas de seguridad en tecnologías de vanguardia como la computación en la nube, el IoT y el análisis de big data. Por otra parte, la centralización expone debilidades previamente no descubiertas en el ecosistema cibernético.

La mayoría de los ataques contra los sistemas de control industrial suelen ser ataques focalizados que aprovechan el punto de entrada proporcionado por el sistema de control industrial para obtener acceso al sistema y migrar dentro de la empresa. El virus Stuxnet, que los hackers utilizaron para controlar las centrifugadoras de las instalaciones nucleares iraníes, y el BlackEnergy, que dañó las instalaciones generadoras de energía ucranianas, son sólo dos ejemplos de cómo se produce la infiltración en los sistemas ICS. Aunque la mayoría de los ataques se concentran en el espionaje industrial y el robo de datos, los dos ejemplos anteriores muestran cómo el malware puede tener un impacto cinético.

El sector minero se ha convertido en un objetivo excelente para los hackers que buscan actividades de ciberespionaje. Estas operaciones de ciberespionaje tienen como objetivo recopilar la inteligencia tecnológica y la información más recientes para apoyar el crecimiento y la ventaja competitiva de determinados grupos de interés.

Ejemplos de cómo funcionan los ICS en la industria de las placas de circuito impreso

Los PCB en pocas palabras

Las placas de circuitos impresos son láminas de material aislante, por ejemplo, fibra de vidrio, con pistas o circuitos metálicos grabados o impresos sobre ellas para generar conductividad eléctrica. Las placas de circuito impreso se encuentran en casi todos los aparatos electrónicos, desde teclados a ordenadores portátiles, ordenadores, televisores, tabletas, teléfonos móviles y mucho más. Los ICS se aplican en la producción de PCB debido a la necesidad de exactitud y precisión.

Montaje de placas de circuito impreso

Las placas de circuito impreso tienen un objetivo principal: transmitir corriente eléctrica a los distintos componentes de la placa. Sin embargo, para que esto suceda, los componentes deben montarse en la placa mediante un proceso conocido como montaje de PCB. Durante este proceso, los técnicos utilizan SMT (tecnología de montaje en superficie), que requiere la utilización de ICS para hacerlo bien.

Tras soldar cada componente eléctrico, la placa puede funcionar correctamente.

Materiales que componen una placa de circuito impreso

La base o núcleo de una placa de circuito impreso se puede fabricar con distintos materiales. La única pega a la hora de elegir los componentes de la base es que el elemento debe ser:
-Duradero
-Aislante
-Resistente al calor

Estos requisitos aparecen porque las placas de circuitos impresos se utilizan principalmente en entornos difíciles y deben soportar altos niveles de calor.

Los materiales más comunes que los técnicos utilizan para fabricar placas de circuitos impresos incluyen:
-Cerámica
-Cobre recubierto de resina
-Vidrio no tejido más epoxi
-Papel de algodón, epoxi y papel de algodón fenólico

Tipos de circuitos impresos

Las placas de circuito impreso presentan muchas variaciones en función de cómo las produzca el fabricante. Estas variaciones incluyen:
-Placas de circuito impreso rígido-flexibles o placas de circuito impreso rígidas y flexibles.
-Placas de circuito impreso flexibles o flexibles
-Circuitos impresos rígidos
-Circuitos impresos multicapa
-Circuitos impresos de doble capa o doble cara
-Placas de circuito impreso de una capa o de una cara

Fabricantes de circuitos impresos

Existen muchos fabricantes de circuitos impresos en todo el mundo. La mayoría de ellos residen en China y Estados Unidos. Sin embargo, sólo algunos fabricantes de PCB disponen de la tecnología y la capacidad necesarias para gestionar la producción de PCB ICS. Sin embargo, empresas como Solo Electronica tienen la capacidad y la tecnología para utilizar ICS de forma eficiente para generar PCB.

Solo Electronica PCB

Solo Electronica es una empresa de montaje de circuitos impresos con sede en China que utiliza ICS para ofrecer servicios completos de montaje de circuitos impresos. Además, en lo que respecta a la producción de placas de circuito impreso, Solo Electronica es una de las empresas líderes mundiales en montaje y fabricación de placas de circuito impreso. La empresa salió a la luz en 2005 y ha estado operativa desde entonces, proporcionando productos de calidad en todo momento. A lo largo de estos años, Solo Electronica ha dominado la habilidad de utilizar el control industrial para producir placas de circuito impreso de forma más eficiente.

Servicios ofrecidos en Solo Electronica

Solo Electronica se especializa en ofrecer los siguientes servicios a empresas de todo el mundo:
-Fabricación de circuitos impresos de alta calidad
-Montaje de circuitos impresos
-Servicios de aprovisionamiento de componentes

Además, Solo Electronica también ofrece servicios en placas de circuito impreso de alta gama, por ejemplo, placas de circuito impreso rígidas flexibles, placas de circuito impreso de aluminio, placas HDI, placas de circuito de alta frecuencia, placas de circuito impreso de teflón y placas de circuito impreso Roger. Utilizando tecnología e ICS, Solo Electronica puede producir placas de circuitos de calidad cada vez.

Además, Solo Electronica ofrece servicios de montaje de PCB llave en mano parcial y llave en mano completa para producir todas las placas de circuito. Para el montaje de PCB llave en mano completa, Solo Electronica se encarga de todo el proceso de fabricación de la placa de circuito impreso, que incluye:
-Fabricación de la placa de circuito impreso
-Fabricación de componentes de producción
-Pruebas de la placa de circuito impreso
-Supervisión continua de la PCB para comprobar la calidad de la placa de circuito.
-Montaje final

Además, Solo Electronica lleva más de 15 años en el sector. Por lo tanto, sus capacidades de adquisición son de primera categoría. Además, sólo compran componentes originales, por lo que puede estar seguro de que su PCB será de alta calidad. Y puesto que la calidad es un aspecto importante a considerar cuando se trata de PCB, que ofrecen la mejor placa de circuito que se puede encontrar en el mercado.

Proceso de montaje de placas de circuito impreso seguido por Solo Electronica para generar las mejores placas de circuito impreso mediante ICS

Para la producción de placas de circuito impreso, Solo Electronica utiliza tanto técnicas manuales como automatizadas. Por otra parte, al utilizar la colocación de componentes THT, Solo Electronica coloca los componentes manualmente en la placa. Sin embargo, al emplear SMT, los técnicos utilizan eficazmente gadgets pick-and-place para localizar y colocar los componentes en una placa de circuito impreso.

Soldadura

En cuanto a la soldadura, el equipo de Solo Electronica utiliza la soldadura por ola para realizar el montaje de PCB THT. Sin embargo, cuando se realizan colocaciones de PCB de montaje en superficie, los técnicos utilizan soldadura por reflujo, que requiere la utilización de ICS.

Al realizar el montaje de PCB THT, los técnicos colocan manualmente los componentes en una placa de circuito. A continuación, utilizan la soldadura por ola para soldar los componentes en la placa de circuito impreso de forma eficaz. Sin embargo, cuando se trata del montaje de PCB SMT, los técnicos aplican la pasta de soldadura utilizando una plantilla de soldadura en la placa de circuito. Una vez hecho esto, los técnicos colocan las piezas en las almohadillas y luego pasan la placa por un horno de reflujo único, que funde la soldadura. Además, las placas de circuito impreso con tecnología híbrida se sueldan por ola y se someten a reflujo.

Limpieza de la placa de circuito impreso

Una vez finalizado el proceso de soldadura, el personal de Solo Electronica utiliza aparatos para limpiar la placa de circuito impreso y eliminar cualquier contaminante. Los técnicos de Solo Electronica limpian a fondo la placa de circuito construida utilizando el método más reciente para eliminar cualquier residuo de fundente.
Además, se emplean múltiples métodos -que a menudo combinan productos químicos de limpieza, agitación y calor- para eliminar el fundente. A continuación, se realiza una inspección minuciosa de la placa de circuito impreso para verificar la disposición precisa de los componentes mediante gadgets ICS.

Inspección

En Solo Electronica, los especialistas utilizan herramientas de inspección de alta tecnología para comprobar la calidad de la placa de circuito impreso. Algunas técnicas utilizadas por los técnicos para llevar a cabo la inspección de PCB incluyen:
-Inspección por rayos X
-Inspección óptica automatizada (AOI)
-Comprobación de muestras
Después de realizar las pruebas de calidad de PCB, los técnicos entregan el circuito impreso al cliente.

Entrega

Solo Electronica entrega Circuitos Impresos ensamblados a través de su corporación a cualquier país vía mensajería. Por lo tanto, usted no tiene que preocuparse por el envío del pedido. Además, Solo Electronica asegura que el envío de la placa de circuito se entrega con éxito en cualquier lugar dentro de un TT aceptable (tiempo de respuesta).

Beneficios de trabajar con ICS

Mayor seguridad y salud

Los fabricantes que trabajan con ICS disfrutan de un beneficio principal, el aumento de la seguridad y la salud de sus empleados. Esto se debe a que, al utilizar ICS, los fabricantes comprenden los distintos entornos antes de enviar a los trabajadores a ese lugar. Esto ayuda a mantener la seguridad de los trabajadores mientras realizan múltiples tareas.

Minimización de la exposición nociva

La siguiente ventaja de la que disfrutan los fabricantes al trabajar con ICS es la capacidad de minimizar y controlar eficazmente la exposición o las amenazas creadas por fallos o averías.

Cuando falla una línea eléctrica, un sistema SCADA o ICS detecta el fallo y alerta a los técnicos antes de que lleguen al lugar. De este modo, se evita que los empleados se expongan a riesgos que podrían perjudicarles.

Protección de activos

Mediante el uso de ICS, los fabricantes pueden proteger fácilmente sus activos a través de la técnica de prevención. Por ejemplo, siempre que un ICS detecta un fallo, alerta a los técnicos, y entonces pueden asegurar los activos alrededor de ese fallo antes de que la situación se agrave.

Conclusión

Los sistemas de control industrial son, sin duda, cruciales para la industria manufacturera. Sin estos sistemas, la producción en masa podría ser difícil de llevar a cabo. Sin embargo, la producción de placas de circuito impreso mediante la utilización de ICS puede ser una tarea complicada de llevar a cabo. Sin embargo, Solo Electronica puede hacerlo posible mediante aparatos de alta tecnología y técnicos altamente cualificados. Por lo tanto, si tiene un proyecto que requiere tales servicios, Solo Electronica podría ayudarle.

Fabricación de PCB militares

Todo sobre las normas y especificaciones de diseño para la fabricación de PCB militares

Todo sobre las normas de diseño y las especificaciones para la fabricación de PCB militares

Las placas de circuito impreso tienen diversas aplicaciones debido a su importancia en la electrónica. Entre las principales áreas de aplicación se encuentra el sector militar. Sin embargo, es posible que sepa muy poco sobre los PCB para uso militar debido a la naturaleza y sensibilidad de este sector único. ¿Qué implica todo esto? El objetivo de este artículo es responder a todas las posibles áreas de importancia que pueda desear comprender sobre la fabricación militar y los PCB militares. Este es el único artículo sobre condensadores de uso militar que ofrece una visión general de la industria de las placas de circuito impreso de uso militar. Revela cómo se han diseñado y fabricado prototipos y PCB militares con los requisitos especiales que exige esta industria. Se trata de una lectura necesaria para cualquier persona interesada en el diseño, la fabricación o el mantenimiento de placas de circuito impreso fabricadas para aplicaciones de defensa.

Los componentes de grado militar requieren un grado muy alto de control de calidad y tolerancias rigurosas, que pueden no ser posibles de alcanzar utilizando métodos de fabricación convencionales. La industria militar de PCB ha evolucionado para producir componentes y placas para aplicaciones exigentes. Esta sección describe el estado actual de la fabricación de PCB militares. Además de tratar los aspectos básicos de la fabricación de placas de circuito impreso, también trataremos la disposición de la fábrica y las consideraciones de diseño.

La placa de circuito impreso militar

Las aplicaciones militares necesitan placas de circuito impreso. Sin embargo, el duro entorno que caracteriza a las aplicaciones militares requiere una placa de circuito impreso altamente fiable. Es inaudito que una placa de circuito impreso funcione sin problemas en un entorno con contacto e interacción constantes con contaminantes, temperaturas extremas y productos químicos. Es aquí donde entra en juego la placa de circuito impreso militar.

La placa de circuito impreso militar tiene que cumplir o superar los requisitos y especificaciones establecidos por los respectivos ejércitos. Por ello, estas placas de circuito impreso son de diversos tipos en función de los requisitos y el área de aplicación específica especificados por los militares. En consecuencia, el tipo de PCB militar determinará las especificaciones de la placa.
Además, hay que tener en cuenta características de diseño específicas desde la conceptualización hasta el proceso de fabricación.

Además, es importante encontrar al fabricante de PCB militares adecuado. La empresa obtendrá los materiales y componentes deseados para el diseño del PCB militar y fabricará y producirá en serie el PCB de acuerdo con sus necesidades. Recuerde que las placas de circuito impreso para uso militar requieren un alto nivel de calidad y fiabilidad, y elegir a un fabricante de primer nivel es el inicio del proceso.

¿Qué mejor entidad para atender sus necesidades de fabricación de PCB militares que nosotros en RayMing PCB and Assembly? La empresa garantiza circuitos impresos militares de la máxima calidad, incluidos equipos militares de aviación, defensa, espacio, actividades terrestres y navales. Además, la empresa ofrece una amplia gama de compuestos, materiales y construcción, que son eficaces en casi todas las aplicaciones militares.

Diseño de una placa de circuito impreso militar

La conceptualización y el diseño de la placa de circuito impreso suelen representar el primer paso de todo el proceso de producción de placas de circuito impreso, y como tal, no difiere en nada de una placa de circuito impreso militar. Incluye diversos aspectos que debe tener en cuenta, incluido el tipo de PCB militar. ¿Cuáles son estas consideraciones?

  • Materiales de la placa. Es una parte fundamental del diseño de una placa de circuito impreso militar, ya que hay que asegurarse de que todos los materiales cumplen las normas y especificaciones militares. Los materiales utilizados para el desarrollo de PCB militares deben ser resistentes al calor debido a la aplicación de la PCB en condiciones climáticas adversas. Además, la utilización de compuestos térmicos es crucial para facilitar la disipación del calor.
  • Recuerde que una placa de circuito impreso necesita materiales conductores y no conductores para funcionar. Por mucho que haya que atenerse a las consideraciones sobre los materiales, debe hacerse en consonancia con las necesidades del material base (cerámica o FR-4, que comprende epoxi reforzado con fibra de vidrio) y la capa de cobre conductora. Dado que la mayoría de las PCB militares son circuitos de alto rendimiento, los materiales de base comprenderán principalmente bases cerámicas o de PTFE.
  • Apilamiento del circuito impreso. En este caso, el apilamiento de circuitos impresos indica el número de capas que necesitará un circuito impreso militar. Es crucial determinar esto en la fase de diseño para ayudarle a entender la impedancia necesaria para cada capa, además del proceso de fabricación correcto a seguir. Estas determinaciones ayudan a calcular el rendimiento previsto, minimizar el coste de producción y garantizar la fiabilidad.
  • Trazas de cobre. Las trazas de cobre de un circuito impreso son importantes para transmitir señales eléctricas y de otro tipo. Es vital comprender los atributos de las pistas de cobre, además de sus limitaciones, durante la fase de diseño.
  • Tipos de vía, El tipo de vía es fundamental para conectar los diversos componentes militares en la placa de circuito impreso militar. Incluye las vías pasantes, ciegas, micro y enterradas. Sin embargo, todas las placas de circuito impreso de alta calidad tienen un número reducido de vías. Además, la capacidad de transporte de corriente de la vía se convierte en un factor crucial a tener en cuenta a la hora de diseñar la placa de circuito impreso.
  • Selección de componentes. Una PCB militar no sólo contiene un componente militar, sino una miríada de ellos. En consecuencia, tendrá que tener en cuenta que su diseño requiere diversos tipos de componentes militares. Resulta crucial elegir los componentes correctos para su PCB militar para reducir errores y garantizar un alto nivel de calidad de la PCB.
  • Normas de diseño. Resulta esencial tener en cuenta las normas de diseño tras las consideraciones ya expuestas. Aquí deben tenerse en cuenta aspectos como la colocación de componentes, DFM, asignación de capas, presupuestos de diafonía y tiempo de vuelo. Otros componentes que trabajarán en estrecha correlación con la PCB, como los condensadores de grado militar, deben tenerse en cuenta en el diseño de la PCB militar.
  • Integridad de potencia y señal, Una placa de circuito impreso militar de calidad posee una sólida integridad de potencia y señal. Para este aspecto, las consideraciones clave deben incluir los tiempos de subida y bajada de la señal, la impedancia característica, las longitudes de rack y la fuerza de accionamiento. Sin embargo, la simulación de la integridad de la señal debe realizarse antes y después del diseño para garantizar un rendimiento de calidad. Además, también hay que tener en cuenta el rendimiento de la distribución de corriente continua y alterna.
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Creación de prototipos de PCB militares

Las placas de circuito impreso militares, al igual que otras placas de circuito impreso, necesitan una fase de creación de prototipos. Debe incluir los siguientes pasos del proceso.

  • Diseño. Representa un paso importante y, como se ha comentado anteriormente, marca la pauta para el proceso de creación de prototipos y producción de la placa de circuito impreso militar. En este punto, es fundamental utilizar un software de diseño de circuitos impresos adecuado para crear el prototipo. Además, es crucial indicar el software de diseño utilizado al enviar el archivo de diseño militar a su fabricante de prototipos por contrato.
  • Diseño esquemático. En esta fase se describe la información útil que utilizarán los ingenieros para crear el prototipo de su placa de circuito impreso militar. Es fundamental detallar los materiales, los componentes militares (PCB), la colocación de los componentes y la función de la placa de circuito. Además, en esta fase hay que elegir el tamaño del panel y de la rejilla. Aunque constituye un segmento de la fase de diseño inicial, esta etapa también incluye comprobaciones mediante simulaciones para garantizar la precisión y funcionalidad del diseño de la placa de circuito impreso militar.
  • Lista de materiales. Es crucial elaborar un listado de todos los componentes y materiales necesarios en el proceso de creación de prototipos. Es especialmente importante cuando se trata de autoabastecerse de materiales para PCB militares. La lista de materiales también resulta crucial para el fabricante de prototipos de PCB militares por contrato, especialmente en el aprovisionamiento de los materiales de su placa de circuito impreso. Mejora la precisión de su PCB militar según el esquema. Una lista de materiales incluye detalles como:

-Valor. Especifica las especificaciones en unidades del componente. Incluye unidades como ohmios, etc.

-Cantidad. Abarca los componentes de PCB militares necesarios.

-Denominadores de referencia. Abarca los códigos desplegados en la identificación de determinadas piezas

-Huella. Se trata de la ubicación precisa de determinados componentes en el prototipo de placa de circuito impreso.

-Número de pieza del fabricante. Indica el número de la pieza según el fabricante del componente.

Una vez finalizados el esquema de diseño y la lista de materiales, es necesario comprobar que se dispone de todas las piezas necesarias. Recurrir a la ayuda de un experto, como un ingeniero de componentes, para determinar la selección de piezas en función de su adecuación al presupuesto, el diseño del prototipo de PCB militar y los requisitos de tamaño.

  • Diseño del encaminamiento. Es el siguiente paso e implica el diseño del enrutamiento del prototipo de PCB militar. Se consigue desplegando trazas para enlazar o conectar diversos componentes de PCB. Además, resulta útil recordar los diversos factores que influyen en el enfoque de enrutamiento. Se trata de la generación de ruido de señal, la sensibilidad al ruido y los niveles de potencia. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la mayoría de los diseños de PCB utilizan la información de la lista de redes para planificar el enrutamiento de la placa de circuito impreso militar. Utilizando un programa de software, resulta sencillo calcular automáticamente las rutas óptimas de la placa de circuito impreso utilizando aspectos como el número de capas, etc. Sin embargo, puede llevar mucho tiempo, sobre todo cuando la placa de circuito impreso militar resulta ser más grande que las estándar, además de tener muchos componentes.
  • Controles. La fase de fabricación siempre puede presentar muchos problemas de funcionalidad. Sin embargo, la comprobación constante del diseño del prototipo de PCB durante la fase de creación de prototipos reduce estos problemas. Algunos de los problemas habituales de las placas de circuito impreso que hay que tener en cuenta son los problemas térmicos, como los puntos de calor. También es crucial mantener la placa de circuito impreso militar a temperaturas constantes. Por lo tanto, es necesario abordar todos los problemas derivados de los atributos de diseño, como las rutas térmicas, el grosor del cobre, el gran tamaño de la placa de circuito impreso, el número de capas y las temperaturas incoherentes.
  • DRC (comprobación de las reglas de diseño). Además de la DRC, también hay que hacer la LVS (layout-versus-schematic), una comprobación de la antena y la ERC (electrical rule check). Además, otros fabricantes realizan otras QAA (evaluaciones de garantía de calidad). Una vez concluido este paso, puede enviar el diseño del prototipo de placa de circuito impreso militar para su fabricación. Aunque este paso del proceso pone fin a la fase de diseño y pruebas, la siguiente fase implica la etapa de fabricación.
  • Desarrollo de película fotográfica. Aquí, los expertos de la compañía RayMing PCB como nuestros ingenieros desplegarán su diseño de prototipo militar en el desarrollo de una película fotográfica consistente con sus necesidades de diseño utilizando una impresora o plotter. La impresora asegura la impresión de las capas de PCB militar y la máscara de soldadura. Recuerde, la película a menudo se refiere a la hoja de plástico foto negativo impreso de la placa. Marca las secciones conductoras de cobre y las secciones no conductoras del prototipo de PCB militar.
  • Impresión de las capas internas. Se trata de una fase en la que se aplica una capa de cobre al material de sustrato de PCB de calidad militar. El proceso comienza con la preadhesión del cobre al sustrato antes de aplicar la capa fotorresistente. La fotorresistencia suele ser una película fotosensible que se endurece al exponerse a la luz ultravioleta. Además, las secciones bloqueadas (a menudo con tinta negra) permanecen blandas. El último paso consiste en retirar la capa blanda de fotorresistencia y dejar las secciones endurecidas para proteger el cobre. A continuación, se retira la parte endurecida o la fotorresistencia expuesta a los rayos UV para exponer las capas de cobre en los puntos designados de su diseño de PCB militar.
  • Alineación de las capas del prototipo de PCB militar. La mayoría de las placas de circuito impreso militares tienen varias capas, que pueden superar entre diez y veintiocho capas. En estos casos, es prudente alinear estas capas con precisión antes de proceder al punzonado preciso de los orificios de registro. Es importante garantizar la exactitud en el proceso de alineación para evitar la revisión del proceso, especialmente en las capas internas, que resulta una tarea difícil tras la fusión de las capas.
  • Fusión de las capas de PCB militar. Abarca la fusión del Prepreg y el sustrato original, a menudo revestido con trazas de lámina de cobre. El proceso consta de dos fases. En primer lugar, la fase de superposición de capas, antes de que se produzca la fase de unión. La fusión de las capas comienza colocando la capa de Prepreg encima de la cubeta de alineación. A continuación, se apilan las capas de sustrato antes de incorporar la lámina de cobre y otra capa de Prepreg. Encima de la lámina de Prepreg, se incorpora otra capa de aluminio antes de rematarlo todo con la placa de cobre prensada. Tras la incorporación de las capas, todo se encaja en la mesa de acero sujeta con pasadores. A continuación, se procede a la prensa de unión controlada por ordenador. Calienta la pila de placas de circuito impreso, aplica presión y vuelve a enfriarla. A continuación, se retiran las clavijas para desacoplar la placa de presión antes de desembalar y obtener su prototipo de PCB militar.
  • Taladrar agujeros. Es prudente tener en cuenta que el proceso continúa, y en este punto, usted tiene que perforar agujeros en la pila. Es fundamental cuando se empiezan a añadir los componentes. Sin embargo, la precisión se convierte en la clave, y los equipos controlados por ordenador eliminan el ajetreo por el que tendría que pasar de otro modo.
  • Cobreado. Engloba la incorporación de una capa de cobre en la superficie del circuito impreso militar mediante una fase de baño químico. El cobre actúa para blindar todo el panel, incluidos los interiores de los orificios. También se controla mediante máquinas programadas para aumentar y asegurar la precisión.
  • Imagen de la capa exterior. Sigue de cerca el proceso de cobreado. Consiste en aplicar otra capa de fotorresistencia en el panel de la placa de circuito impreso, lo que permite la creación de imágenes de la capa exterior del prototipo de placa de circuito impreso militar. Recuerde que el proceso es similar al ya comentado de creación de la inversión de la capa interior.
  • Estañado y cobreado. Sigue al paso del proceso de imagen de la capa exterior y supone la adición de otra capa de cobre. Sin embargo, a diferencia de los casos anteriores, el fotorresistente garantizará la deposición de cobre exclusivamente en las secciones previstas de la placa de circuito impreso. A continuación, la placa de circuito impreso militar recibe una ronda de estañado para proteger la capa de cobre en pasos posteriores.
  • Grabado final. Comprende la eliminación de cualquier exceso de cobre utilizando una reacción de proceso químico. Sin embargo, el estañado protege las trazas de cobre fundamentales dentro de las secciones conductoras. ¡Hurra! Habrá establecido con éxito las conexiones conductoras de su PCB.
  • Aplicación de la máscara de soldadura. El proceso implica la limpieza del panel o placa antes de someterlo a la aplicación de la máscara de soldadura. A continuación, pasa por una fase de endurecimiento mediante la exposición a la radiación UV para endurecer la fotopolímera de la soldadura. En este punto se eliminan las partes blandas no deseadas.
  • Aplicación de acabado superficial. Abarca la deposición de chapado adicional de oro o plata. Además, el proceso también implica la nivelación con aire caliente de las almohadillas para garantizar la uniformidad.
  • Aplicación de la serigrafía. La superficie de la placa de circuito impreso militar se serigrafía mediante chorro de tinta, lo que garantiza la correcta transmisión de la información vital relativa a la placa de circuito impreso.
  • Corte. En este punto, las placas de circuito impreso suelen extraerse de un panel más grande. Para ello, debe cortarse de este panel mediante una fresadora o un corte de ranura en V. Sin embargo, antes de extraer la PCB del panel más grande, asegúrese de que pasa la prueba eléctrica y de que su funcionalidad es la estipulada en el diseño. Después de esto, haga estallar el segmento cortado para obtener su placa PCB.
  • Aprovisionamiento. Prepararse para el proceso de montaje requiere abastecerse de componentes de PCB militares cruciales, algo que puede conseguir confiando en la empresa de soluciones de prototipos de PCB o por sí mismo. La lista de materiales es crucial, ya que guía al proveedor de soluciones en el aprovisionamiento de los componentes de PCB militares. ¿Y qué más? La lista de materiales garantizará que los componentes suministrados sean de calidad satisfactoria de acuerdo con su diseño de PCB militar.
  • Montaje. Sigue de cerca la etapa de aprovisionamiento de componentes inmediatamente después de su finalización. Abarca la fijación de los componentes necesarios a su placa de circuito militar.
  • Estratificación de la pasta de soldadura. Este paso del proceso implica la aplicación de la pasta de soldadura en la placa de circuito. Combina la soldadura con el fundente y resulta útil para fundir la soldadura y unirla a la placa de circuito. En el caso del acero inoxidable, la plantilla se coloca en la placa de circuito impreso para permitir la aplicación de la pasta de soldadura, especialmente en las zonas precisas donde se colocarán los componentes. La plantilla garantiza la distribución uniforme de la pasta de soldadura, tras lo cual se retira para dejar al descubierto la pasta de soldadura uniforme y correctamente aplicada.
  • Recoger y colocar. Garantiza la perfecta colocación de los componentes en la superficie de la placa prototipo mediante un mecanismo de recogida y colocación, a menudo asistido por una máquina informatizada. También garantiza la colocación de las piezas no conectoras sobre la pasta de soldadura en los puntos designados.
  • Soldadura por reflujo. Resulta fundamental para fijar los componentes de montaje superficial a la placa de circuito impreso militar. El proceso se lleva a cabo colocando la placa de circuito en una cinta transportadora antes de pasarla por un horno (reflujo). Los hornos de reflujo tienen calentadores que calientan la placa de circuito de forma constante y lenta hasta unos 480 grados Fahrenheit. Es esencial, ya que el calor acaba fundiendo la soldadura antes de enfriarla y solidificarla, lo que garantiza la colocación permanente de los SMD en la PCB militar. Es vital utilizar una plantilla antes de llevar a cabo el proceso de reflujo independientemente para placas de circuito impreso de doble cara.
  • Control de calidad e inspección. A veces se producen movimientos accidentales durante el proceso de reflujo en el horno, lo que tiene como desagradable resultado una mala conectividad, cortocircuitos eléctricos o falta de conexión. Por lo tanto, es prudente asegurarse de que la placa de circuito no presenta errores tras completar la fase de reflujo. Se lleva a cabo mediante comprobaciones manuales, inspección óptica automática e inspección por rayos X. Además, es crucial comprobar mediante pruebas la funcionalidad y calidad de la placa de circuito impreso.
  • Ranurado de componentes pasantes. Algunas placas prototipo militares requieren más componentes aparte de los SMD. Se trata de las piezas con agujeros pasantes, que se chapan por todas partes para mejorar la transmisión y receptividad de las señales eléctricas, a ambos lados de la placa. Sin embargo, tenga en cuenta que la pasta de soldar no funciona en las piezas PTH, ya que atraviesa el PTH sin adherirse. Por lo tanto, se requiere soldadura manual o soldadura por ola, en la que la placa de circuito sobre una cinta transportadora pasa por el horno para aplicar soldadura fundida sobre la base de la placa. El proceso garantiza la soldadura simultánea de los pines de la placa de circuito impreso. Sin embargo, carece de eficacia cuando se trata de placas de doble cara.
  • Pruebas de funcionalidad. La última etapa del proceso de creación de prototipos conlleva un sinfín de pruebas para determinar la funcionalidad de la placa de circuito impreso militar. Aquí, la placa se prueba en el entorno simulado correspondiente que imita el entorno operativo previsto de la PCB militar, una vez producida en serie y desplegada para su uso.

Fabricante de PCB militares

La fabricación en serie y el montaje de placas de circuito impreso militares son posteriores a la fase de creación de prototipos. Sin embargo, resulta esencial elegir un fabricante ideal para sus necesidades de PCB militares. Algunas de las consideraciones estándar que debe tener en cuenta antes de elegir un fabricante de PCB militares son las siguientes.

  • El fabricante de PCB militares debe tener una sólida reputación en el sector. Esto incluye tener un historial y experiencia demostrados en el aprovisionamiento de componentes y materiales de calidad militar y en la producción de PCB militares de calidad. Además, el fabricante debe demostrar un historial y una reputación de entrega puntual y de cumplimiento de sus obligaciones contractuales.
  • El fabricante de PCB militares también debe disponer de un sistema sencillo y de fácil acceso para realizar pedidos de PCB militares y enviar archivos Gerber.
  • El fabricante también tendrá que poseer equipos de fabricación de gama alta y las últimas tecnologías, además de personal cualificado para gestionar sus necesidades de PCB militares.

¿Cuáles son las aplicaciones de los circuitos impresos militares en el mundo actual?

Los militares utilizan las placas de circuito impreso militares de muchas maneras. Algunas de las aplicaciones vitales de los PCB militares son las siguientes.

  • Vehículos no tripulados
  • Sistemas de navegación de defensa
  • Sistemas robóticos
  • Ordenadores de campo
  • Artillería y motores
  • Sistemas de comunicación
  • Equipos de seguridad
  • Subsistemas de satélite

Reflexiones finales

La PCB militar resulta crucial en los esfuerzos de los militares por salvaguardar los intereses de seguridad nacional de cualquier país. Por este motivo, cualquiera que necesite un PCB de grado militar tiene que entender qué implica todo esto, el proceso de diseño, creación de prototipos y producción, además del fabricante ideal para estas importantes piezas electrónicas. Esperamos que el artículo haya abordado algunas de las áreas pertinentes con las que tenía muchos problemas en relación con las PCB militares.

Placa de circuito de la antena

¿Cuál es la importancia de una placa de circuito impreso de antena en los dispositivos inalámbricos?

La mayoría de las aplicaciones funcionan ahora con dispositivos inalámbricos, lo que significa que las antenas PCB están muy solicitadas para garantizar una comunicación perfecta. Pensemos en dispositivos sencillos como ratones inalámbricos y las redes emergentes IoT y 5G. Todos estos necesitan comunicación inalámbrica, y el uso de una antena PCB desempeñará un papel enorme en su desarrollo.

Si su proyecto se ocupa de la conectividad inalámbrica, examinaremos de cerca las antenas PCB. Esto incluye los diferentes tipos y formas en que podemos diseñar una. Empecemos.

¿Qué significa una antena PCB?

Una antena PCB puede definirse como un transductor que convierte la corriente en ondas electromagnéticas en cualquier PCB de alta frecuencia. Además, las antenas PCB ayudan en la conversión de corriente de alta frecuencia en ondas EM, que se propagan en el aire.

En cualquier PCB de alta frecuencia, hay dos antenas PCB principales. Suelen estar incrustadas en la PCB como una estructura de cobre grabado. Además, una de las antenas sirve como señal transmitida de la radiofrecuencia, mientras que la otra sirve como receptor reflejado de la señal de RF.

Asimismo, los materiales de base de la placa de circuito ayudan a transmitir las señales a la antena de PCB. Los circuitos de alta frecuencia acoplados a las antenas PCB conforman el sistema RF PCB de alta frecuencia completo.

Además, como el tamaño de la antena PCB está diseñado para que sea más pequeña y compacta, para aumentar su eficiencia, puede combinar diferentes parches microstrip para obtener la ganancia que se merece a partir del tamaño minimizado de la antena. El tamaño del parche depende de la longitud de onda de la frecuencia de funcionamiento del objetivo. La longitud de la antena también es importante.

En general, las antenas PCB son semidireccionales, direccionales y omnidireccionales. La antena omnidireccional tiene la capacidad de transmitir señales en prácticamente todas las direcciones. Sin embargo, la antena direccional sólo tiene una dirección en la que necesitarás la señal. El tipo semidireccional se suele especificar con un ángulo en el que se propaga la señal.

Para entender bien el funcionamiento de las antenas PCB, es necesario comprender qué es la adaptación de impedancias, así como los circuitos de resonancia. Para poder obtener la máxima eficiencia, la impedancia de carga y la impedancia de la fuente tienen que ser iguales.
Continuemos considerando los tipos de antena PCB.

¿Cuáles son los distintos tipos de antena?

La PCB de alta frecuencia se suele crear a partir de antenas. Además, las antenas PCB suelen estar incrustadas en él. Para poder entender bien los distintos tipos de antena, los comentaremos uno tras otro.

Antenas de hilo

La antena de hilo es un cable que se extiende por encima de la placa de circuito impreso (PCB) en un espacio libre. Esto también da el mejor rendimiento y alcance como resultado de sus dimensiones 3D y la exposición.

Antena PCB

También se puede denominar antena de traza PCB. Este tipo de antena PCB es simple como la traza que se dibuja en una placa de circuito impreso. A diferencia de las antenas de hilo, este tipo de antena PCB es en 2D. Esto se debe a que se encuentra justo en el mismo lugar que la placa de circuito impreso.

Antena de chip

La antena de chip existe como un factor de forma IC que tiene un conductor empaquetado en él. Este chip de tamaño compacto ofrece un alcance inalámbrico aceptable para los diseños de antenas BLE.

Otros tipos de antena son las antenas de parche y las antenas de ranura.

¿Cuáles son los parámetros de la antena?

Los siguientes son los parámetros de rendimiento importantes de la antena

Pérdida de retorno

Esto nos dice cómo esta antena se ajusta a la línea de transmisión de 50-Ω. Además, la característica de la impedancia de la línea de transmisión es de aproximadamente 50 Ω. Sin embargo, esto podría llegar a ser diferente. Sin embargo, el estándar para antenas comerciales y equipos de prueba es de aproximadamente 50 Ω.

Ancho de banda

Ayuda a definir la respuesta en frecuencia de funcionamiento de la antena. Esto indica la forma en que la antena se adaptará a la línea de transmisión a través de esa placa específica en cuestión. Para aplicaciones BLE, esto es por lo general alrededor de 2,40 a 2,48 GHz.

Trabaja con un ancho de banda más amplio. Esto se debe a que ayuda a reducir los efectos de desintonización que se producen como resultado de los cambios ambientales que rodean a la antena.

Eficacia de la radiación

Parte de la potencia no reflejada se transforma en pérdida térmica que se disipa en forma de calor. Esta pérdida se debe a las pérdidas conductoras presentes en las trazas de cobre, así como a las pérdidas dieléctricas del sustrato FR4. Este calor disipado ayuda a determinar la eficiencia de radiación. Además, una eficiencia de radiación del 100% significa que toda la potencia no reflejada se disipa en el espacio libre.

Patrón de radiación

El patrón de radiación revela cuál de las direcciones experimenta más radiación y cuál experimenta menos. La propiedad direccional desempeña un papel fundamental a la hora de orientar la antena de forma óptima para adaptarla a la aplicación.

La mayoría de las antenas tienen una dirección en la que sus señales de radiofrecuencia son más potentes. Las antenas PCB funcionan de forma similar. También pueden funcionar eficazmente como una antena direccional.

Ganancia

A diferencia de las antenas isotrópicas, que irradian uniformemente en todas direcciones, la ganancia indica la radiación desde la dirección deseada. Los dBi ayudan a expresar la ganancia revelando la intensidad del campo de radiación con respecto a la antena isotrópica correspondiente.

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Pasos importantes en el diseño de antenas PCB

Antes de diseñar la antena de traza PCB, hay que tener en cuenta los siguientes factores para asegurar que el diseño de la antena pcb es impecable.

Consideraciones de diseño

Elija el mejor tipo de antena

Los diseños de antena vienen en diferentes formas. El más común es el tipo F y meandros. Este tipo F, que es el estándar, presenta la mejor relación entre rendimiento omnidireccional, tamaño, longitud de antena y eficiencia. Además, las trazas meandriformes suelen ser más compactas, pero se quedan atrás en su rendimiento.

Considera la construcción de la PCB

La longitud de las trazas de cobre de la placa de circuito impreso ayuda a determinar la frecuencia de resonancia. Además, cuanto mayor sea esta frecuencia de funcionamiento, más corta será la traza. Todas las antenas necesitan un área alrededor de la traza de la antena que no tenga trazas de cobre ni relleno de tierra en una capa de la placa de circuito impreso (o el área de aislamiento).

Además, las trazas anchas ofrecen un gran ancho de banda. Puedes cubrirlo utilizando una máscara de soldadura o un flash de oro. Por último, el rendimiento de la señal eléctrica de la antena depende del material del sustrato, del grosor y de la constante dieléctrica.

Los planos de tierra son muy críticos

Es necesario que las antenas PCB dispongan de un plano de tierra porque les confiere eficacia. La forma y el tamaño del plano de tierra afectan a la impedancia y al rendimiento de la antena. Por lo tanto, debe tener un vias a lo largo de mantener fuera de la zona de borde de la antena.

Incluir los componentes de adaptación

Las antenas desajustadas pueden reducir el alcance y el presupuesto del enlace de RF. Por ello, debe colocarse una red Pi en el punto de alimentación de la antena para evitar pérdidas por desajuste.

Adaptación de impedancias

Aparte de los componentes, asegúrese de que la impedancia de la fuente y de la antena coinciden (50 Ω) para obtener la máxima transferencia de potencia de RF. Procure que la pérdida de retorno sea igual o inferior a -10 dB.

Tenga en cuenta el entorno de la antena

Los recintos metálicos, componentes, así como otros componentes podrían afectar a la sintonización y al patrón de la radiación. Por lo tanto, asegúrese de que la antena se mantiene alejada de cajas metálicas, plástico metalizado y objetos metálicos.

Sintonización del diseño para algunas aplicaciones

Por último, asegúrese de sintonizar las dimensiones de adaptación, para algunas aplicaciones. Además, copiar los diseños existentes no es correcto. Esto se debe al hecho de que la ganancia y el diagrama de radiación cambian a medida que cambian los parámetros del área circundante.

Diseño de la antena y de la placa

Debes tener en cuenta dos secciones en la placa de circuito impreso. Estas incluyen el oscilador de cristal y las secciones de antena. Sin embargo, nos centraremos en la antena.

Pasos de diseño

Una vez que haya terminado de colocar los conectores y cabezales, coloque la traza de la antena y recuerde que debe tener una impedancia de traza de 50Ω. Esta traza de cobre sirve como línea de transmisión de alta frecuencia, mientras que el valor de la impedancia depende en gran medida del material dieléctrico y del grosor de la placa.

Lo siguiente es el cálculo del ancho de la traza. Utilizando un valor de 70 mils para el ancho de la traza, 1,4 mils como espesor de la traza, constante dieléctrica de aproximadamente 4,5, y el valor del espesor dieléctrico de 39,3701, tendremos un valor de impedancia de la traza de 50.

Una vez realizados los cálculos anteriores, se diseñará el trazado y se procederá a su fabricación, programación y prueba.

¿Cuáles son los tipos de placas de circuito impreso de antena?

  • Antena PCB de ruedas
  • Antena Yagi PCB
  • Antena PCB de periodo logarítmico
  • Antena PCB Quadcopter
  • Antena PCB genérica
  • Antena PCB flexible
  • Antena UWB PCB
  • Patch arrays antena PCB
  • Antena PCB personalizada

Resumen

Ya está. Las antenas PCB juegan un papel importante en las aplicaciones modernas. El diseño anterior te permite construir una para tus proyectos fácilmente. Asegúrate de seguir las consideraciones del diseño. Si tienes alguna duda o quieres hacer alguna sugerencia o comentario, no dudes en ponerte en contacto con nosotros.