Leiterplattentechnisch - Fünf Standards für HF PCB Design Guidelines

Im Bereich des Hochfrequenz-Leiterplattendesigns gibt es im bestehenden öffentlichen Theoriesystem immer noch viele Unbekannte und Unsicherheiten, was es oft als eine "mysteriöse Fähigkeit" von der Industrie betrachtet. Im Allgemeinen gilt für das Mikrowellenfrequenzband unterhalb des Schaltungsdesigns, einschließlich niederfrequenter und niederfrequenter digitaler Schaltungen, solange ein umfassendes Verständnis und Befolgen aller Arten von Designprinzipien und durch sorgfältige Planung oft in der Lage ist, ein einmaliges erfolgreiches Design zu erzielen. Bei PC-artigen digitalen Schaltungen in den Frequenzbändern oberhalb der Mikrowelle und bei hohen Frequenzen wird die Situation jedoch deutlich komplexer. In diesen Hochfrequenzbereichen ist es oft notwendig, zwei bis drei Versionen von PCB-Design-Iterationen zu durchlaufen, um Schaltungsstabilität und Leistung zu gewährleisten.

Fünf Standards für RF PCB Design

1) Im PCB-Design von Low-Power-HF werden hauptsächlich Standard-FR4-Materialien verwendet (gute Isolationseigenschaften, gleichmäßiges Material, dielektrische Konstante ε=4, 10%). Verwenden Sie hauptsächlich 4-Schicht zu 6-Schicht-Platte. Bei sehr empfindlichen Kosten können doppelseitige Platten mit einer Dicke von weniger als 1mm verwendet werden. Stellen Sie sicher, dass die Rückseite eine vollständige Schicht ist. Gleichzeitig liegt die Dicke der doppelseitigen Platte über 1mm, wodurch die Schicht- und Signalschicht entsteht. Das FR4-Medium dazwischen ist dick. Um die Impedanz der HF-Signalleitung 50 Ohms erreichen zu lassen, beträgt die Breite der Signalspur oft etwa 2mm, was es schwierig macht, die räumliche Verteilung der Platine zu steuern. Für eine vierschichtige Platine verwendet die oberste Schicht im Allgemeinen nur HF-Signalleitungen, die zweite Schicht ist eine vollständige Masse und die dritte Schicht ist eine Stromversorgung. Die untere Schicht verwendet im Allgemeinen digitale Signalleitungen, die den Zustand des HF-Geräts steuern (wie Einstellung der clk-, Daten- und LE-Signalleitungen). Es ist besser, die Stromversorgung der dritten Schicht nicht in eine kontinuierliche Ebene zu machen, sondern die Stromleitungen jedes HF-Geräts in einer Sternform verteilt zu machen und schließlich mit einem Punkt zu verbinden. Kreuzen Sie die Stromspuren der HF-Geräte der dritten Schicht nicht mit den digitalen Leitungen auf der unteren Schicht.

2) Für eine gemischte Signal-Leiterplatte sollten der HF-Teil und der analoge Teil weit vom digitalen Teil entfernt sein (dieser Abstand liegt normalerweise über 2cm, mindestens 1cm), und die Masse des digitalen Teils sollte vom HF-Teil getrennt werden. Es ist strengstens verboten, ein Schaltnetzteil zur direkten Stromversorgung des HF-Teils zu verwenden. Der Hauptgrund ist, dass die Welligkeit des Schaltnetzteils das Signal des HF-Teils moduliert. Diese Art der Modulation schädigt oft das Hochfrequenzsignal stark und führt zu fatalen Folgen. Unter normalen Umständen kann der Ausgang des Schaltnetzteils durch eine große Drosselspule, einen π Filter und dann einen rauscharmen LDO (MIC5207, MIC5265 Serie) geleitet werden. Für Hochvolt- und Hochleistungs-HF-Schaltungen können Sie LM1085, LM1083 usw.) verwenden, um die Stromversorgung zur HF-Schaltung zu erhalten.

3) In der HF-Leiterplatte sollte jede Komponente eng angeordnet werden, um die kürzeste Verbindung zwischen jeder Komponente sicherzustellen. Bei der Schaltung ADF4360-7 sollte der Abstand zwischen der VCO-Induktivität auf den Pin-9- und Pin-10-Pins und dem Chip ADF4360 so kurz wie möglich sein, um sicherzustellen, dass die verteilte Serieninduktivität, die durch die Verbindung zwischen dem Induktor und dem Chip verursacht wird, minimiert wird. Für die Massepunkte (GND) jedes HF-Geräts auf der Platine, einschließlich der Stifte, die Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten und Masse (GND) verbinden, sollten Löcher und Masseebenen so nah wie möglich an den angeschlossenen Pins (zweite Schicht) gebohrt werden.

4) Bei der Auswahl von Komponenten, die in einer hochfrequenten Umgebung arbeiten, sollten Sie möglichst oberflächenmontierte Komponenten verwenden. Dies liegt daran, dass Oberflächenmontageteile in der Regel klein und die Bauteilleitungen sehr kurz sind. Auf diese Weise kann der Einfluss zusätzlicher Parameter durch Bauteilstifte und interne Verdrahtung des Bauteils minimiert werden. Besonders für diskrete Widerstände, Kondensatoren und Induktivitätskomponenten ist die Verwendung eines kleineren Gehäuses (0603\0402) sehr hilfreich, um die Stabilität und Konsistenz der Schaltung zu verbessern.

5)Im PCB-Layout und Design haben aktive Geräte, die in einer Hochfrequenz-Umgebung arbeiten, oft mehr als einen Stromversorgungsstift. Zu diesem Zeitpunkt müssen Sie darauf achten, einen separaten Netzteil-Pin in der Nähe jedes Netzteil-Pin (ca. 1mm) zu setzen. Gleichmäßige Kapazität, der Kapazitätswert beträgt etwa 100nF. Wenn der Platinenraum es zulässt, wird empfohlen, zwei Entkopplungskondensatoren für jeden Pin zu verwenden, die Kapazitätswerte sind 1nF bzw. 100nF. Im Allgemeinen werden Keramikkondensatoren aus X5R oder X7R verwendet. Für dasselbe HF-aktive Gerät können verschiedene Leistungspins verschiedene Funktionsteile im Gerät (Chip) mit Strom versorgen, und jedes Funktionsteil im Chip kann mit verschiedenen Frequenzen arbeiten. Zum Beispiel verfügt der ADF4360 über drei Stromanschlüsse, die den On-Chip VCO, PFD und digitale Teile mit Strom versorgen. Diese drei Teile realisieren völlig unterschiedliche Funktionen, und die Betriebsfrequenz ist auch unterschiedlich. Sobald das niederfrequente Rauschen des digitalen Teils durch die Stromleitung an den VCO-Teil übertragen wird, kann die Ausgangsfrequenz des VCO durch dieses Rauschen moduliert werden, wodurch Sporen verursacht werden, die schwer zu beseitigen sind.

Um dies zu verhindern, müssen neben der Verwendung separater Entkopplungskondensatoren auch die Stromversorgungsstifte jedes Funktionsteils des aktiven HF-Gerätes durch eine induktive magnetische Perle (ca. 10uH) miteinander verbunden werden. Dieses Design ist sehr vorteilhaft für die Verbesserung der Isolationsleistung der aktiven Mischer LO-RF und LO-IF, die LO-Pufferverstärkung und RF-Pufferverstärkung umfassen.