Diseño electrónico - Debate sobre el diseño de radiofrecuencia y la partición de Diseño simple

Debate sobre el diseño de radiofrecuencia y la partición de Diseño simple

Significado de la radiofrecuencia
Placa de circuito RF El diseño se describe a menudo como un "Arte negro" porque todavía hay muchas incertidumbres teóricas. Sin embargo,, RF Diseño de PCB also has many guidelines that can be followed and rules that should not be ignored. Pero sabemos que la tecnología realmente útil es cómo comprometer los principios rectores y las normas cuando no pueden aplicarse con precisión debido a diversas limitaciones de diseño.

Hoy en día, el diseño de teléfonos móviles integra todo de varias maneras, lo que es muy perjudicial para el diseño de circuitos de radiofrecuencia. Ahora que la industria es competitiva, todo el mundo está buscando una manera de integrar la mayoría de las funciones con el menor tamaño y costo. Los circuitos analógicos, Digitales y de radiofrecuencia están estrechamente empaquetados, y el espacio para separar las áreas problem áticas es muy pequeño, por lo que el número de capas de tablero es generalmente mínimo, teniendo en cuenta el costo.

Diseño de circuitos de radiofrecuencia
The Diseño of the Placa de circuito RF Es la parte más problemática de un ingeniero de diseño, Esto requiere que el ingeniero planifique cuidadosamente y preste atención a los detalles.

Concepto de diseño de radiofrecuencia

Cuando estamos en el diseño RF, these principles must be prioritized to be satisfied:

Separate the high-power RF amplifier (HPA) from the low-noise amplifier (LNA) as much as possible, Además, el circuito transmisor de radiofrecuencia de alta potencia se aleja del circuito receptor de radiofrecuencia de baja potencia.. Si hay mucho espacio físico en el PCB, Es fácil de hacer., Pero por lo general hay muchos componentes, y el espacio de PCB es pequeño.. Puede colocarlos a ambos lados del PCB, O que trabajen alternativamente en lugar de simultáneamente.. . High-power circuits sometimes include RF buffers and voltage controlled oscillators (VCO).
Asegúrese de que al menos una pieza entera de tierra está en la zona de alta potencia del PCB, Será mejor que no haya agujeros.. Por supuesto., Más cobre, Mejor.
El desacoplamiento entre el chip y la fuente de alimentación también es importante, Más adelante se examinarán varias formas de aplicar este principio..
La salida de radiofrecuencia a menudo necesita alejarse de la entrada de radiofrecuencia, Lo discutiremos en detalle más adelante..
Las señales analógicas sensibles deben mantenerse lo más alejadas posible de las señales digitales y de radiofrecuencia de alta velocidad..
Design partition
The Diseño partition consists of a physical partition and an electrical partition. La partición física se refiere principalmente a la disposición de los componentes, etc., Dirección, Y blindaje; Las particiones eléctricas pueden seguir descomponiéndose en particiones de distribución, Cableado de radiofrecuencia, Circuitos y señales sensibles, Y puesta a tierra.

Physical partition
Component layout is the key to achieving a good RF design. El método más eficaz es primero fijar el componente en la ruta RF y reorientarlo para minimizar la longitud de la ruta RF, Aleja la entrada de la salida, Y aislar el circuito de alta potencia y el circuito de baja potencia en la medida de lo posible..
The most effective circuit board stacking method is to arrange the main ground plane (main ground) on the second layer below the surface layer, Y cables de radiofrecuencia en la superficie, en la medida de lo posible. Minimizar el tamaño del orificio en la trayectoria de RF no sólo reduce la Inductancia de la trayectoria, También reduce las juntas virtuales de soldadura en el suelo principal y la posibilidad de fugas de energía RF a otras áreas del laminado.

En el espacio físico, Un circuito lineal, como un amplificador multinivel, es generalmente suficiente para aislar varias regiones de radiofrecuencia entre sí, Pero dúplex, Mezclador, Amplificador IF/El mezclador siempre tiene múltiples radiofrecuencias/Ifs. Interferencia de señales, Por consiguiente, debe prestarse atención a reducir al mínimo esos efectos.. Las trayectorias RF e if deben cruzarse en la medida de lo posible, Y siempre que sea posible, coloque un pedazo de tierra entre ellos.. La ruta RF correcta es muy importante para el rendimiento de todo el sistema PCB Board, Esta es la razón por la que el diseño de componentes generalmente toma la mayor parte del tiempo del teléfono PCB Board design.

A pesar de estos problemas, El blindaje metálico es muy eficaz y a menudo la única solución para aislar circuitos críticos.
Además, El desacoplamiento correcto y eficaz de la Potencia del chip también es muy importante. Los chips RF de muchos circuitos lineales integrados son muy sensibles al ruido de la fuente de alimentación. Normalmente, Cada chip requiere hasta cuatro condensadores y un inductor de aislamiento para asegurar que todo el ruido de la fuente de alimentación se filtra.

El valor mínimo de Capacitancia suele depender de su frecuencia de auto - resonancia e Inductancia de bajo pin, y el valor de C4 se selecciona en consecuencia. Los valores de C3 y C2 son relativamente grandes debido a su propia Inductancia pin, por lo que el efecto de desacoplamiento de RF es pobre, pero son más adecuados para filtrar la señal de ruido de baja frecuencia. La Inductancia L1 impide el acoplamiento de la señal RF del cable de alimentación al chip. Recuerde: todas las trayectorias son una antena potencial que puede recibir y enviar señales de radiofrecuencia, as í como la necesidad de aislar las señales de radiofrecuencia inductivas de las líneas críticas.

Tenga en cuenta que los inductores rara vez se acercan en paralelo, ya que esto formará un transformador hueco e inducirá señales de interferencia entre sí. La distancia entre ellos debe ser al menos la altura de uno de los dispositivos, o deben estar dispuestos en ángulos rectos para minimizar la Inductancia mutua.

Electrical partition
The principle of electrical zoning is roughly the same as that of physical zoning, Pero también contiene otros factores. Algunos componentes de los teléfonos móviles modernos utilizan diferentes tensiones de funcionamiento y están controlados por software para prolongar la vida útil de la batería. Esto significa que el teléfono necesita ejecutar múltiples fuentes de alimentación, Esto plantea más problemas de aislamiento. La fuente de alimentación se introduce generalmente desde el conector, Y desacoplar inmediatamente para filtrar cualquier ruido fuera de la placa de circuito, Luego se distribuye a través de un conjunto de interruptores o reguladores.

La corriente directa en la mayoría de los circuitos de un teléfono celular es pequeña, por lo que el ancho de la traza no suele ser un problema. Sin embargo, la fuente de alimentación del amplificador de alta potencia debe estar cableada individualmente con la línea de alta corriente más amplia posible para minimizar la caída de tensión de transmisión. Para evitar una pérdida excesiva de corriente, se necesitan múltiples agujeros para transferir la corriente de una capa a otra. Además, si no se puede desacoplar completamente en el pin de alimentación del amplificador de alta potencia, el ruido de alta potencia irradiará a toda la placa de circuito y causará varios problemas. La puesta a tierra de amplificadores de alta potencia es muy importante, por lo que el blindaje metálico debe ser diseñado para ellos.

En la mayoría de los casos, también es importante mantener la salida de radiofrecuencia alejada de la entrada de radiofrecuencia. Esto también se aplica a amplificadores, buffers y filtros. En el peor de los casos, los amplificadores y buffers pueden tener oscilaciones auto - excitadas si sus salidas se alimentan a sus entradas con la fase y amplitud adecuadas. En el mejor de los casos, serán capaces de funcionar de forma estable a cualquier temperatura y tensión. De hecho, pueden volverse inestables y añadir ruido e intermodulación a las señales RF.

En resumen, En cada capa PCB Board, Se colocará la mayor cantidad posible de tierra y se conectará a la tierra principal.. Acercar las trazas de registro lo más cerca posible para aumentar el número de dibujos de la capa de señal interna y la capa de distribución, Y ajustar la pista correctamente para que pueda colocar los agujeros de conexión a tierra en los puntos aislados en la superficie. Debe evitarse la puesta a tierra libre en todas las capas de PCB, ya que pueden recoger o inyectar ruido como pequeñas antenas. En la mayoría de los casos, Si no puedes conectarlos a la tierra principal, Entonces será mejor que los quites..