Elektronisches Design - Zusammenfassung der RF PCB Layout und Routing Erfahrung

Hochfrequenz (RF) PCB Design wird oft als eine Art "schwarze Kunst" beschrieben, weil es noch viele theoretische Unsicherheiten gibt, aber diese Ansicht ist nur teilweise korrekt. HF-Leiterplattendesign hat auch viele Richtlinien, die befolgt werden können und sollten nicht ignoriert werden Gesetz. The following is a summary of the conditions that must be met when designing the RF layout of the mobile phone PCB board:

1.1 Separate the high-power RF amplifier (HPA) and the low-noise amplifier (LNA) as much as possible. Einfach ausgedrückt, Halten Sie die Hochleistungs-HF-Senderschaltung von der Low-Power-HF-Empfängerschaltung fern. Das Mobiltelefon hat viele Funktionen und viele Komponenten, aber die Leiterplattenraum ist klein. Zur gleichen Zeit, in Anbetracht, dass der Verdrahtungsentwurfsprozess die höchste Grenze hat, Alle diese haben relativ hohe Anforderungen an Design Fähigkeiten. Zur Zeit, Es kann notwendig sein, eine vier- bis sechsschichtige Leiterplatte zu entwerfen und sie abwechselnd arbeiten zu lassen, anstatt gleichzeitig zu arbeiten. High-power circuits sometimes include RF buffers and voltage controlled oscillators (VCO). Stellen Sie sicher, dass sich mindestens ein ganzes Stück Erde im Hochleistungsbereich der Leiterplatte befindet, vorzugsweise ohne Vias. Natürlich, je mehr Kupfer, die bessere. Empfindliche analoge Signale sollten so weit wie möglich von digitalen Hochgeschwindigkeitssignalen und HF-Signalen entfernt sein.

1.2 Das Entwurfspartial kann in physisches Fach und elektrisches Fach zerlegt werden. Physische Partitionierung umfasst hauptsächlich Probleme wie Bauteillayout, Ausrichtung und Abschirmung; Die elektrische Aufteilung kann weiterhin in Fächer für Stromverteilung, HF-Verdrahtung, empfindliche Schaltungen und Signale und Erdung zerlegt werden.

1.2.1 Wir diskutieren das Problem der physischen Partitionierung. Das Bauteillayout ist der Schlüssel zu einem guten HF-Design. Die effektivste Technik besteht darin, zuerst die Komponenten auf dem HF-Pfad zu fixieren und ihre Ausrichtung anzupassen, um die Länge des HF-Pfades zu minimieren, den Eingang vom Ausgang fernzuhalten und so weit wie möglich Erdtrennung von Hochleistungs- und Low-Power-Schaltungen.

Die effektivste PCB-Stapelmethode besteht darin, die Hauptgrundebene (Hauptgrund) auf der zweiten Schicht unterhalb der Oberflächenschicht anzuordnen und die HF-Linien so weit wie möglich auf der Oberflächenschicht zu routen. Die Minimierung der Größe der Durchkontaktierungen auf dem HF-Pfad kann nicht nur die Pfadinduktivität verringern, sondern auch die virtuellen Lötstellen auf dem Hauptgrund reduzieren und die Wahrscheinlichkeit verringern, dass HF-Energie an andere Bereiche im Laminat ausläuft. Im physikalischen Raum reichen lineare Schaltungen wie mehrstufige Verstärker normalerweise aus, um mehrere HF-Zonen voneinander zu isolieren, aber Duplexer, Mischer und Zwischenfrequenzverstärker/Mischer haben immer mehrere HF/IFs. Die Signale stören sich gegenseitig, daher muss darauf geachtet werden, diesen Effekt zu minimieren.

1.2.2 Die HF- und IF-Spuren sollten so weit wie möglich gekreuzt werden, und ein Boden sollte so weit wie möglich dazwischen gelegt werden. Der richtige HF-Pfad ist sehr wichtig für die Leistung der gesamten Leiterplatte, weshalb das Bauteillayout normalerweise die meiste Zeit im Design der Mobiltelefon-Leiterplatte ausmacht. Im Mobiltelefon-Leiterplattendesign kann normalerweise die rauscharme Verstärkerschaltung auf einer Seite der Leiterplatte platziert werden, und der Hochleistungsverstärker wird auf der anderen Seite platziert, und schließlich werden sie mit der HF-Ende- und Basisbandverarbeitung auf der gleichen Seite durch einen Duplexer verbunden. Auf der Antenne am Ende des Geräts. Einige Tricks sind erforderlich, um sicherzustellen, dass die geraden Durchgangslöcher keine HF-Energie von einer Seite des Boards auf die andere übertragen. Eine gängige Technik ist, blinde Löcher auf beiden Seiten zu verwenden. Die nachteiligen Auswirkungen der Durchgangslöcher können minimiert werden, indem die Durchgangslöcher auf beiden Seiten der Leiterplatte in Bereichen angeordnet werden, die frei von HF-Interferenzen sind. Manchmal ist es unmöglich, eine ausreichende Isolation zwischen mehreren Schaltungsblöcken zu gewährleisten. In diesem Fall ist es notwendig, die Verwendung eines Metallschildes zu erwägen, um die HF-Energie im HF-Bereich abzuschirmen. Das Metallschild muss mit dem Boden gelötet und mit den Komponenten aufbewahrt werden. Ein angemessener Abstand, so dass es wertvollen Leiterplattenraum einnehmen muss.

1.2.3 Die richtige und effektive Entkopplung der Chipleistung ist auch sehr wichtig. Viele HF-Chips mit integrierten linearen Schaltungen reagieren sehr empfindlich auf Leistungsrauschen. Normalerweise muss jeder Chip bis zu vier Kondensatoren und eine Isolationsinduktion verwenden, um sicherzustellen, dass alle Leistungsrauschen herausgefiltert werden. Eine integrierte Schaltung oder ein Verstärker hat oft einen Open-Drain-Ausgang, so dass ein Pull-Up-Induktor benötigt wird, um eine hochohmige HF-Last und eine niederohmige DC-Stromversorgung bereitzustellen. Das gleiche Prinzip gilt für die Entkopplung der Stromversorgung auf dieser Induktorseite.

1.3 Beim Entwerfen der Handy-Leiterplatte sollte großen Wert auf die folgenden Aspekte gelegt werden

1.3.1 Behandlung der Stromversorgung und des Erdungskabels

Selbst wenn die Verdrahtung der gesamten Leiterplatte gut abgeschlossen ist, verringern die Störungen, die durch die unsachgemäße Berücksichtigung der Stromversorgung und des Erdungskabels verursacht werden, die Leistung des Produkts und beeinflussen manchmal sogar die Erfolgsrate des Produkts. Daher muss die Verdrahtung der Elektro- und Erddrähte ernst genommen werden, und die Geräuschstörungen, die durch die Elektro- und Erddrähte erzeugt werden, sollten minimiert werden, um die Qualität des Produkts sicherzustellen. Jeder Ingenieur, der an der Entwicklung elektronischer Produkte beteiligt ist, versteht die Ursache des Rauschens zwischen dem Erdungskabel und dem Stromkabel, und jetzt wird nur die reduzierte Geräuschunterdrückung beschrieben:

(1) Es ist bekannt, Entkopplungskondensatoren zwischen Stromversorgung und Masse hinzuzufügen.

(2) Verbreiten Sie die Breite der Strom- und Erdungskabel so weit wie möglich, vorzugsweise ist der Erdungskabel breiter als der Stromdraht, ihre Beziehung ist: Erdungskabel>Stromdraht>Signaldraht, normalerweise ist die Signaldrahtbreite: 0.2～0.3mm, am meisten Die dünne Breite kann 0.05～0.07mm erreichen, und das Netzkabel ist 1.2～2.5mm. Für die Leiterplatte der digitalen Schaltung kann ein breiter Massedraht verwendet werden, um eine Schleife zu bilden, das heißt, um ein Erdungsnetz zu verwenden (die Masse der analogen Schaltung kann auf diese Weise nicht verwendet werden)

1.4 Die Fähigkeiten und Methoden für Hochfrequenz-PCB-Design sind wie folgt:

1.4.1 Die Ecken der Übertragungsleitung sollten 45° sein, um den Rücklaufverlust zu reduzieren

1.4.2 Hochleistungs-isolierte Leiterplatten, deren Isolationskonstantenwerte streng nach dem Niveau kontrolliert werden, werden angenommen. Diese Methode ist förderlich für eine effektive Verwaltung des elektromagnetischen Feldes zwischen dem Isoliermaterial und der benachbarten Verdrahtung.

1.4.3 Verbesserung der PCB-Design Spezifikationen im Zusammenhang mit hochpräzisem Ätzen. Es ist zu beachten, dass der Gesamtfehler der angegebenen Linienbreite +ist+/-0.0007 Zoll, Der Hinterschnitt und der Querschnitt der Verdrahtungsform sollte verwaltet werden, und die Plattierungsbedingungen der Verdrahtungsseitenwand sollten spezifiziert werden. The overall management of wiring (wire) geometry and coating surface is very important to solve the skin effect problem related to microwave frequency and realize these specifications.