Conception électronique - Résumé de l'expérience de mise en page et de câblage RF PCB

La conception de PCB radiofréquence (RF) est souvent décrite comme un « Art noir» en raison de nombreuses incertitudes qui subsistent en théorie, mais cette idée n’est que partiellement vraie. Il existe également de nombreuses lignes directrices que vous pouvez suivre pour la conception des cartes RF qui ne doivent pas être ignorées. Voici un résumé des conditions que vous devez remplir lors de la conception de la disposition RF de la carte PCB de votre téléphone:

1.1 séparez autant que possible les amplificateurs RF haute puissance (HPA) et les amplificateurs à faible bruit (LNA). En termes simples, éloignez le circuit émetteur RF haute puissance du circuit récepteur RF basse puissance. Le téléphone a beaucoup de fonctionnalités et de composants, mais il y a peu d'espace sur le PCB. Dans le même temps, toutes ces exigences en matière de compétences de conception sont relativement élevées, compte tenu des limites les plus élevées du processus de conception de câblage. À ce stade, il peut être nécessaire de concevoir un PCB de quatre à six couches et de les faire fonctionner en alternance plutôt que simultanément. 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 pièce entière mise à la terre, de préférence sans trou. Bien sûr, plus il y a de cuivre, mieux c'est. Les signaux analogiques sensibles doivent être aussi éloignés que possible des signaux numériques à grande vitesse et des signaux RF.

1.2 Le zonage de conception peut être décomposé en zonage physique et en zonage 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 électrique, le câblage RF, les circuits et signaux sensibles et la mise à la terre.

1.2.1 nous avons parlé de la partition physique. La disposition des éléments est la clé pour obtenir une bonne conception RF. La technique la plus efficace consiste tout d'abord à fixer le composant sur le chemin radiofréquence et à ajuster son orientation de manière à minimiser la longueur du chemin radiofréquence, à éloigner l'entrée de la sortie et à séparer autant que possible la masse des circuits de forte puissance et des circuits de faible puissance.

La méthode la plus efficace d'empilement de PCB consiste à disposer le plan de masse principal (masse principale) sur la deuxième couche sous la couche superficielle et à câbler les lignes RF sur la couche superficielle 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.

1.2.2 Les traces RF et MF doivent être croisées autant que possible et mises à la terre autant que possible entre les deux. Le chemin RF correct est très important pour la performance de l'ensemble de la carte PCB, c'est pourquoi la disposition des éléments occupe généralement la majeure partie du temps dans la conception de la carte PCB d'un téléphone portable. Dans la conception de la carte PCB du téléphone portable, généralement le circuit d'amplification à faible bruit peut être placé d'un côté de la carte PCB, l'amplificateur à haute puissance de l'autre côté et enfin connecté à l'extrémité RF et au traitement en bande de base du même côté via un duplexeur. Sur l'antenne à la fin de l'appareil. Quelques astuces sont nécessaires pour s'assurer que les trous traversants ne transmettent pas l'énergie RF d'un côté à l'autre de la plaque. Une technique courante consiste à utiliser des trous borgnes des deux côtés. Les effets néfastes des trous traversants peuvent être minimisés en les disposant dans des zones sans interférence RF des deux côtés de la carte PCB. Il est parfois impossible d'assurer une isolation suffisante entre plusieurs blocs de circuit. Dans ce cas, il est nécessaire d'envisager l'utilisation d'un blindage métallique pour masquer l'énergie RF dans la zone RF. Le bouclier métallique doit être soudé au sol et doit être conservé avec les composants. La bonne distance et donc besoin d'occuper l'espace précieux de la carte PCB.

1.2.3 un découplage approprié et efficace de la puissance de la puce 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. Un circuit intégré ou un amplificateur a généralement une sortie à drain ouvert et nécessite donc une inductance de pull - up pour fournir une charge RF Haute impédance et une alimentation DC basse impédance. Le même principe s'applique au découplage de l'alimentation du côté de cette inductance.

1.3 lors de la conception d'une carte PCB pour téléphone portable, une attention particulière doit être accordée aux aspects suivants

1.3.1 manipulation de l'alimentation et du fil de terre

Même si le câblage de l'ensemble de la carte PCB est bien fait, les interférences dues à une mauvaise prise en compte de l'alimentation et du câblage de terre peuvent réduire les performances du produit et parfois même affecter son succès. Par conséquent, le câblage des fils et des fils de terre doit être pris au sérieux et les interférences sonores générées par les fils et les fils de terre doivent être minimisées pour assurer la qualité du produit. Chaque ingénieur travaillant sur la conception de produits électroniques comprend les causes du bruit entre la ligne de terre et la ligne d'alimentation et ne présente maintenant que la réduction du bruit:

(1) Il est bien connu d'ajouter un condensateur de découplage entre l'alimentation et la masse.

(2) Élargissez la largeur de la ligne d'alimentation et de la ligne de terre autant que possible, de préférence la ligne de terre est plus large que la ligne d'alimentation, leur relation est: ligne de terre > ligne d'alimentation > ligne de signal, généralement la largeur de la ligne de signal est: 0,2ï½ 0,3mm, Max. La largeur la plus mince peut atteindre 0,05ï½ 0,07mm, la ligne d'alimentation est de 1,2ï½ 0,5mm. Pour les circuits imprimés numériques, Une large ligne de terre peut être utilisée pour former une boucle, c'est - à - dire pour former un réseau de mise à la terre à utiliser (la mise à la terre d'un circuit analogique ne peut pas être utilisée de cette manière).

1.4 conseils et méthodes pour la conception de PCB haute fréquence sont les suivants:

1.4.1 les lignes de transmission doivent avoir un angle de 45° pour réduire les pertes de retour

1.4.2 des circuits imprimés isolés à haute performance dont les valeurs de constante d'isolation sont strictement contrôlées par classe doivent être utilisés. Cette approche favorise une gestion efficace du champ électromagnétique entre le matériau isolant et le câblage adjacent.

1.4.3 amélioration des spécifications de conception de PCB liées à la gravure de haute précision. Il faut tenir compte du fait que l'erreur totale sur la largeur de ligne spécifiée est de + / - 0007 pouce, que la Sous - coupe et la section transversale de la forme du câblage doivent être gérées et que les conditions de placage des parois latérales du câblage doivent être spécifiées. La géométrie du câblage (fil) et la gestion globale de la surface de revêtement sont importantes pour résoudre le problème des effets cutanés liés aux fréquences micro - ondes et pour atteindre ces spécifications.