Leiterplattentechnisch - Hochfrequenz-Verdrahtungsprozess und Auswahl des Leiterplattenmaterials

1. Breite der Übertragungsleitung

Hochfrequenzplatte PCB-Design Die Auslegung der Übertragungsleitungsbreite muss auf der Impedanzanpassungstheorie basieren.

Wenn die Eingangs-, Ausgangsimpedanz- und Übertragungsleitungsimpedanz übereinstimmen, ist die Systemausgangsleistung die größte (die Gesamtsignalleistung ist die kleinste) und die Eingangs- und Ausgangsreflexionen sind die kleinsten. Bei Mikrowellenschaltungen muss das Impedanzanpassungsdesign auch den Betriebspunkt des Geräts berücksichtigen. Signalleitungen führen zu Änderungen der Impedanzübertragungseigenschaften. TTL- und CMOS-Logiksignalleitungen haben eine hohe charakteristische Impedanz, und dieser Effekt wird ignoriert. Dieser Effekt muss jedoch in niederohmigen Hochfrequenzschaltungen wie 50-Ohms berücksichtigt werden, und es ist im Allgemeinen erforderlich, dass die Signalleitung keine Durchkontaktierungen aufweist.

2. Übersprechen zwischen Übertragungsleitungen

Wenn der Abstand zwischen zwei parallelen Mikrostreifenleitungen sehr klein ist, tritt eine Kopplung auf, die Übersprechen zwischen den Leitungen verursacht und die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung beeinflusst. Besondere Aufmerksamkeit sollte 50-Ohm- und 75-Ohm-Hochfrequenzschaltungen gewidmet werden, und Maßnahmen sollten in der Schaltungsdesign getroffen werden. Diese Kopplungsfunktion wird auch in der tatsächlichen Schaltungsdesign verwendet, wie Mobiltelefonübertragungsleistungsmessung und Leistungssteuerung. Die folgende Analyse gilt für Hochfrequenzschaltungen und ECL-Hochgeschwindigkeitsdatenleitungen (Taktleitungen) und hat Referenzwert für Mikrosignalschaltungen (wie z.B. Präzisionsverstärkerschaltungen).

Angenommen, der Grad der Kopplung zwischen den Linien ist C, und die Größe von C hängt mit εr, W/d, S und der Länge der parallelen Linien L zusammen. Je kleiner der Abstand S, desto stärker die Kopplung; Je länger das L, desto stärker die Kupplung. Um beispielsweise das Wahrnehmungswissen zu erhöhen: Verwenden Sie diese Eigenschaft, um einen 50-Ohm-Richtkoppler herzustellen. Wie 1.97GHz PCS Frequenzendbasisstation Leistungsverstärker, wo d=30 mil, εr=3.48:

10dB Richtkoppler PCB Größe: S=5mil, l=920mil, W=53mil

20dB Richtkoppler PCB Größe: S=35mil, l=920mil, W=62mil

Um das Übersprechen zwischen Signalleitungen zu reduzieren, werden folgende Vorschläge gegeben:

A. Der Abstand S zwischen hochfrequenten oder Hochgeschwindigkeitsdaten parallelen Signalleitungen ist mehr als doppelt die Leitungsbreite.

B. Minimieren Sie die Parallellänge zwischen Signalleitungen.

C. Vermeiden Sie starke Störquellen wie Stromversorgung und Logiksignalleitungen für hochfrequente kleine Signale und schwache Signale.

3. Elektromagnetische Analyse von Masseverbindungen

Unabhängig davon, ob der IC-Gerätestift geerdet ist oder andere widerstandsfähige Komponenten geerdet sind, muss der Erdungsdurchgang in der Hochfrequenzschaltung möglichst nahe am Pin sein. Der Zustand der stehenden Welle ist in Abbildung 3 dargestellt.

Da der Erdungsdraht sehr kurz ist, entspricht die Erdungsleitung einer induktiven Impedanz (n-pH-Ordnung), und die Erdungsleitung ist auch annähernd einer induktiven Impedanz äquivalent, die die Filterwirkung von Hochfrequenzsignalen beeinflusst. Deshalb sind die Masseverbindungen so nah wie möglich an den Pins. Um die induktive Last der Übertragungsleitung zu reduzieren, benötigt der Mikrowellenkreislauf mehr als ein Durchgangsloch auf dem Erdungsstift, was der Erhöhung der Stromfähigkeit der Erdungsebene in der Niederfrequenzschaltung entspricht, um sicherzustellen, dass jeder Erdungspunkt gleich 0-Niveau ist.

4. Leistungsfilter

Um den Einfluss der Signallogik auf die Stromversorgung (Overshoot) in TTL- und CMOS-Schaltungen zu reduzieren, werden Filterkondensatoren in der Nähe der Netzteilpins hinzugefügt. Es reicht jedoch nicht aus, solche Maßnahmen nur in Hochfrequenz- und Mikrowellenschaltungen zu ergreifen. Im Folgenden wird am Beispiel des Herstellungsverfahrens die Störung von Hochfrequenzsignalen am Netzteil veranschaulicht.

Die Hochfrequenzsignale dieser beiden Verfahren erzeugen sowohl Hochfrequenzstörungen an der Stromversorgung als auch Auswirkungen auf andere Funktionskreise. Neben dem Spannungsversorgungsstift und dem Filterkondensator wird auch ein Serieninduktor benötigt, um hochfrequente Störungen zu unterdrücken. Die Auswahl der Serieninduktivität hängt von der Betriebsfrequenz ab. Die Grundlage ist, dass, wenn der Netzteilstift Hochfrequenzstörungen über 1M filtert, wobei C=0,1uF, L=1uH Induktivität auswählen. Bitte seien Sie vorsichtig, wenn Sie dem Offenkollektor-Signalpin des externen Netzteils Induktivität hinzufügen, da die Induktivität zu diesem Zeitpunkt einer Induktivität zum Abgleichen entspricht.

5. Schild

Beim PCB-Design von kleinen Signalen und Hochfrequenzsignalen sollten Abschirmungsmaßnahmen ergriffen werden, um die Interferenz großer Signale (wie Logikpegel) zu reduzieren oder die elektromagnetische Strahlung von Hochfrequenzsignalen zu reduzieren. wie:

A. Im digitalen und analogen niederfrequenten (weniger als 30MHz) Kleinsignal-PCB-Design ist es neben der Aufteilung der digitalen Masse und der analogen Masse auch notwendig, die Erde im Kleinsignal-Verdrahtungsbereich zu verlegen, und der Abstand zwischen der Masse und der Signalleitung ist größer als die Leitungsbreite.

B. Beim Design von digitalen und analogen Hochfrequenz-Kleinsignalplatinen ist es auch notwendig, eine Abschirmabdeckung hinzuzufügen oder den Boden über Isolationsmaßnahmen im Hochfrequenzteil zu ebnen.

C. Im Hochfrequenz-Großsignal-PCB-Design muss der Hochfrequenzteil mit einem unabhängigen Funktionsmodul entworfen werden, und eine Abschirmbox wird hinzugefügt, um die externe Strahlung des Hochfrequenzsignals zu reduzieren. Wie Glasfaser 155M, 622M, 2GB/s Transceivermodul.

Mehrschichtiges PCB-Layout (Nokia 6110), beidseitiges Platzierungsgerät, Mobiltelefon-PCB-Design, wie in Abbildung 5 gezeigt.

Beispiele für die Auswahl von Leiterplatten mit hohem Profil

Nachfolgend nehmen wir die Hochfrequenz (Mikrowelle) Leiterplatte, die wir entworfen und debugged haben, als Beispiel, um die Auswahl der Platten zu veranschaulichen.

(1) Auswahl der digitalen Mikrowellenrelaiskarte des Spreizspektrums 2.4GHz

Seine Struktur umfasst 2M digitale Schnittstelle, 20M Spread Spektrum Despretation, 70M Intermediate Frequenzmodulation und Demodulationboard. Wir verwenden FR4 Board, vierlagig Leiterplatte, große Fläche Boden, Hochfrequenz-analoger Teil der Stromversorgung wird vom digitalen Teil durch Induktionsdrossel isoliert.

Der 2.4GHz Hochfrequenz-Transceiver nimmt F4 Doppelplatte an, der Transceiver wird durch einen Metallkasten abgeschirmt, und der Energieeingang wird gefiltert.

(2) 1,9GHz Funkfrequenz Transceiver

Unter ihnen nimmt der Leistungsverstärker PTFE-Blatt und doppelseitige Leiterplatte an; Der Hochfrequenz-Transceiver nimmt PTFE-Blatt und vierschichtige Leiterplatte an. Alle nehmen großflächige Pflaster- und Isolationsmaßnahmen der Funktionsmodulabschirmung an.

(3) 140MHz Zwischenfrequenz Transceiver

Die oberste Schicht besteht aus 0,3mm S1139 Platine, die über eine große Fläche verteilt ist und durch Durchgangslöcher isoliert wird.

(4) 70MHz Zwischenfrequenz Transceiver

Unter Verwendung von FR4-Platine, vierschichtige Leiterplatte. Pflastern Sie den Boden großflächig, und der Funktionsmodulisolationsgurt wird durch eine Reihe von Durchgangslöchern isoliert.

(5) Endstufe 30W

Verwenden Sie RO4350-Platine, doppelseitige Platine. Pflasteren Sie den Boden in einer großen Fläche, mit einer Abstandsbeschränkung größer oder gleich 50-Ohm-Leitungsbreite, abgeschirmt durch eine Metallbox und gefiltert am Eingangsende der Stromversorgung.

(6) 2000MHz Mikrowellenfrequenzquelle

Verwendung von 0.8mm dickes S1139 Blatt, doppelseitige Leiterplatte.