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Exploration de la disposition RF avec des partitions de conception simples
La signification de la conception de cartes RF est souvent décrite comme un « Art noir» en raison des nombreuses incertitudes qui subsistent en théorie. Cependant, il existe également de nombreuses directives à suivre et des règles à ne pas négliger pour la conception de cartes RF. Mais nous savons que la technique vraiment pratique consiste à compromettre ces directives et règles lorsqu'elles ne peuvent pas être appliquées avec précision en raison de diverses contraintes de conception.
Les conceptions de téléphones portables d'aujourd'hui intègrent tout ensemble de différentes manières, ce qui est très préjudiciable à la conception des cartes RF. Maintenant que l'industrie est très compétitive, tout le monde est à la recherche d'un moyen d'intégrer le plus grand nombre de fonctionnalités avec la plus petite taille et le moindre coût. Les circuits analogiques, numériques et RF sont étroitement encapsulés, l'espace disponible pour séparer les zones problématiques est très faible et le nombre de couches de carte est généralement minimisé compte tenu du coût.
Conception de la carte RF la conception de la carte RF est la partie la plus douloureuse de l'Ingénieur de conception et nécessite une planification minutieuse de la part de l'Ingénieur et une attention aux détails.
Concept de disposition RF
Lorsque nous mettons en page RF, les principes suivants doivent être priorisés pour être respectés:
Dans la mesure du possible, Séparez les amplificateurs haute puissance RF (HPA) des amplificateurs à faible bruit (LNA) et éloignez les circuits émetteurs RF haute puissance des circuits récepteurs RF basse puissance. Cela peut être fait facilement s'il y a beaucoup d'espace physique sur le PCB, mais il y a généralement beaucoup de composants et il y a peu d'espace sur le PCB. Vous pouvez les placer des deux côtés de votre PCB ou les faire fonctionner en alternance au lieu de travailler en même temps. Les circuits de haute puissance comprennent parfois des tampons RF et des oscillateurs commandés en tension (VCO). Assurez - vous que la zone de haute puissance du PCB a au moins une tranche entière à la terre, de préférence sans trou. Bien sûr, plus il y a de cuivre, mieux c'est. Le découplage de la puce et de l'alimentation est également extrêmement important, et plusieurs façons de mettre en œuvre ce principe seront discutées plus tard. La sortie RF doit généralement être éloignée de l'entrée RF, Comme nous le verrons en détail plus tard. Les signaux analogiques sensibles doivent être aussi éloignés que possible des signaux numériques à grande vitesse et des signaux RF. Zonage de conception le zonage de conception se compose d'une partition physique et d'une partition électrique. Le zonage physique concerne principalement des questions telles que la disposition des composants, l'orientation et le blindage; Les partitions électriques peuvent continuer à être décomposées en partitions pour la distribution, le routage RF, les circuits et signaux sensibles et la mise à la terre.
La disposition des composants de partition physique est la clé pour obtenir une bonne conception RF. La technique la plus efficace consiste tout d'abord à fixer les composants sur la voie RF et à les orienter de manière à minimiser la longueur de la voie RF, à éloigner l'entrée de la sortie, Et, autant que possible, séparer les circuits de haute puissance et les circuits de faible puissance à la terre.la méthode la plus efficace d'empilage de la carte est de disposer le plan de masse principal (masse principale) sur la deuxième couche sous la peau et de câbler les lignes RF sur la peau autant que possible. Minimiser la taille des pores sur le chemin RF peut non seulement réduire l'inductance du chemin, mais aussi réduire les points de soudure virtuels sur la masse principale et réduire les risques de fuite d'énergie RF dans d'autres zones du stratifié.
Dans l'espace physique, un circuit linéaire tel qu'un amplificateur Multi - étages est généralement suffisant pour isoler plusieurs zones RF les unes des autres, mais un duplexeur, un mélangeur et un amplificateur / mélangeur à fréquence intermédiaire ont toujours plusieurs RF / if. Les signaux interfèrent les uns avec les autres, il faut donc prendre soin de minimiser cet effet. Les traces RF et if doivent être croisées autant que possible et une mise à la terre doit être placée entre elles dans la mesure du possible. Le bon chemin RF est très important pour la performance de l'ensemble de la carte PCB, c'est pourquoi la disposition des composants occupe généralement la majeure partie du temps dans la conception de la carte PCB d'un téléphone portable.
Malgré les problèmes mentionnés ci - dessus, le blindage métallique est très efficace et souvent la seule solution pour isoler les circuits critiques. En outre, un découplage de puissance de la puce approprié et efficace est également très important. De nombreuses puces RF avec circuits linéaires intégrés sont très sensibles au bruit de puissance. Typiquement, jusqu'à quatre condensateurs et une inductance d'isolement sont nécessaires par puce pour s'assurer que tous les bruits de puissance sont filtrés.
La valeur de la capacité minimale dépend généralement de sa fréquence d'auto - résonance et de son inductance de broche faible, la valeur de C4 étant également choisie en conséquence. Les valeurs de C3 et C2 sont relativement importantes en raison de leur propre inductance de broche, de sorte que le découplage RF est moins efficace, mais elles sont mieux adaptées au filtrage des signaux de bruit basse fréquence. L'inductance L1 empêche le couplage du Signal RF dans la puce depuis la ligne d'alimentation. Rappelez - vous: toutes les traces sont une antenne potentielle qui peut à la fois recevoir et émettre des signaux RF et qui nécessite également d'isoler les signaux RF induits des lignes critiques.
Gardez à l'esprit que les inductances sont rarement connectées en parallèle, car cela crée des transformateurs creux et induit mutuellement des signaux perturbateurs. La distance entre eux doit être au moins la hauteur de l'un des appareils ou ils doivent être disposés à angle droit pour minimiser l'inductance mutuelle.
Partition électrique le principe de la partition électrique est à peu près le même que celui de la partition physique, mais il contient également d'autres facteurs. Certaines Parties des téléphones modernes utilisent des tensions de fonctionnement différentes et sont contrôlées par un logiciel pour prolonger la durée de vie de la batterie. Cela signifie que le téléphone doit faire fonctionner plusieurs sources d'alimentation, ce qui crée plus de problèmes pour l'isolation. L'alimentation est généralement introduite à partir du connecteur et immédiatement découplée pour filtrer tout bruit à l'extérieur de la carte, puis distribuée après avoir traversé un ensemble d'interrupteurs ou de régulateurs.
La plupart des circuits dans un téléphone ont très peu de courant continu, donc la largeur de la piste n'est généralement pas un problème. Cependant, pour l'alimentation d'un amplificateur de forte puissance, il est nécessaire de câbler individuellement une ligne à fort courant aussi large que possible pour minimiser la chute de tension de transmission. Pour éviter une perte de courant excessive, de multiples pores sont nécessaires pour transporter le courant d'une couche à l'autre. De plus, si le découplage n'est pas suffisant au niveau des broches d'alimentation de l'amplificateur de forte puissance, le bruit de forte puissance rayonnera sur toute la carte et causera divers problèmes. La mise à la terre d'un amplificateur de haute puissance est essentielle et nécessite souvent la conception d'un blindage métallique pour celui - ci.
Dans la plupart des cas, il est également essentiel de s'assurer que la sortie RF est éloignée de l'entrée RF. Cela s'applique également aux amplificateurs, Buffers et filtres. Dans le pire des cas, si les sorties des amplificateurs et des Buffers sont renvoyées à leurs entrées avec la phase et l'amplitude appropriées, elles peuvent avoir des oscillations auto - excitées. Dans le meilleur des cas, ils seront en mesure de fonctionner de manière stable dans toutes les conditions de température et de tension. En effet, ils peuvent devenir instables et ajouter du bruit et des signaux d'intermodulation au Signal RF.
En bref, sur chaque couche de la carte PCB, autant de terre que possible doit être posée et connectée à la terre principale. Les traces sont placées le plus près possible pour augmenter le nombre de diagrammes de la couche de signal interne et de la couche de distribution électrique, et les traces sont ajustées de manière appropriée pour permettre de disposer les Vias de connexion de masse sur les diagrammes isolés de la surface. La mise à la terre libre sur les différentes couches du PCB doit être évitée car elles peuvent capter ou injecter du bruit comme une petite antenne. Dans la plupart des cas, si vous ne pouvez pas les connecter à la terre principale, vous feriez mieux de les supprimer.
