Technologie PCB - Conception de partition de carte de circuit RF

Lors de la conception d'une disposition RF, plusieurs principes généraux doivent d'abord être respectés:

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. Vous pouvez le faire facilement si vous avez beaucoup d'espace physique sur votre PCB, mais il y a généralement beaucoup de composants et il y a peu d'espace sur le PCB, donc c'est souvent impossible. Vous pouvez les placer de chaque côté de la carte 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 pièce entière mise à la terre, de préférence sans trou. Bien sûr, plus il y a de cuivre, mieux c'est. Plus tard, nous discuterons de la façon de briser ce principe de conception au besoin et comment éviter les problèmes qui pourraient en découler.

Le découplage de la puce et de l'alimentation est également extrêmement important et plusieurs moyens de mettre en œuvre ce principe seront discutés plus tard.

Comment partitionner?

La partition de conception peut être décomposée en partitions physiques et électriques. 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.

Tout d'abord, nous discutons de la question 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 pour empiler une carte est de disposer le plan de masse principal (masse principale) sur la deuxième couche sous la couche superficielle et de 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. 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.

Lors de la fabrication de blindages métalliques de forme irrégulière, il est difficile de garantir une grande précision. Un blindage métallique rectangulaire ou carré impose certaines limites à la disposition de l'ensemble; Le blindage métallique ne favorise pas le remplacement des composants et le positionnement des défauts; Étant donné que le blindage métallique doit être soudé au sol et doit donc être maintenu à une distance appropriée de l'assemblage, il prend un espace précieux sur la carte PCB.

Il est très important d'assurer autant que possible l'intégrité du bouclier. Les lignes de signal numérique entrant dans le blindage métallique doivent être routées autant que possible vers la couche interne, la couche PCB sous la couche de câblage étant de préférence une couche de mise à la terre. Les lignes de signaux RF peuvent être tirées d'un petit écart au fond du blindage métallique et d'une couche de câblage au niveau de l'écart de masse, mais avec autant de terre que possible autour de l'écart, les mises à la terre sur les différentes couches peuvent être reliées entre elles par de multiples pores.

Malgré les problèmes mentionnés ci - dessus, le blindage métallique est très efficace et souvent la seule solution pour isoler les circuits critiques.

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 doit également isoler les signaux RF induits des lignes critiques.

L'emplacement physique de ces composants de découplage est également souvent crucial. Les principes de disposition de ces composants importants sont les suivants: C4 doit être aussi proche que possible de la broche IC et mis à la terre, C3 doit être le plus proche de C4, C2 doit être le plus proche de C3 et les traces de connexion de la broche IC et C4 doivent être aussi courtes que possible. Les bornes de masse de ces composants (en particulier C4) devraient normalement être connectées aux broches de masse de la puce via la couche de masse suivante. Les Vias qui relient le composant à la couche de terre doivent être aussi proches que possible des plots du composant sur le PCB. Il est préférable d'utiliser des trous borgnes percés dans les Plots pour minimiser l'inductance des fils de connexion. L'Induction électrique est proche de C1.

Le principe du zonage électrique est à peu près le même que celui du zonage 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.

Si la ligne de Signal RF doit être rebouclée de l'entrée vers la sortie du filtre, cela peut sérieusement endommager le caractère passe - bande du filtre. Pour obtenir une bonne isolation entre l'entrée et la sortie, il faut d'abord disposer d'une masse autour du filtre, puis disposer d'une masse au niveau de la couche inférieure du filtre et la relier à la masse principale autour du filtre. C'est aussi un bon moyen de garder les lignes de signal qui doivent traverser le filtre aussi loin que possible des broches du filtre. De plus, soyez très prudent avec la mise à la terre à divers endroits sur toute la carte, sinon vous pourriez introduire inconsciemment un canal de couplage que vous ne voulez pas que cela se produise.

Un buffer peut être utilisé pour améliorer l'effet d'isolation, car il peut diviser le même signal en deux et être utilisé pour piloter différents circuits, en particulier un oscillateur local peut nécessiter un buffer pour piloter plusieurs mélangeurs. Lorsque le mélangeur atteint l'état d'isolation en mode commun à la fréquence RF, il ne fonctionnera pas correctement. Les Buffers isolent bien les variations d'impédance à différentes fréquences, de sorte que les circuits ne interfèrent pas les uns avec les autres.

Les tampons sont très utiles pour la conception. Ils peuvent suivre les circuits qui doivent être pilotés, de sorte que les trajectoires de sortie haute puissance sont très courtes. Parce que le niveau du signal d'entrée des Buffers est relativement faible, ils ne perturbent pas facilement les autres signaux sur la carte. Le circuit provoque des interférences.

Le circuit résonant (un pour l'émetteur et l'autre pour le récepteur) est lié au VCO, mais il a également ses propres caractéristiques. En termes simples, un circuit résonant est un circuit résonant parallèle avec une diode Capacitive qui aide à régler la fréquence de fonctionnement du VCO et à moduler la parole ou les données sur un signal RF.

Conception les circuits AGC doivent être conformes à de bonnes techniques de conception de circuits analogiques associées à de courtes broches d'entrée d'amplificateur opérationnel et à de courts chemins de rétroaction, qui doivent tous deux être éloignés des traces de signaux RF, if ou numériques à grande vitesse. De même, une bonne mise à la terre est indispensable et l'alimentation de la puce doit être bien découplée. S'il est nécessaire de brancher un long fil à l'entrée ou à la sortie, il est préférable de le brancher à la sortie. En général, l'impédance en sortie est beaucoup plus faible et ne provoque pas facilement de bruit. En général, plus le niveau du signal est élevé, plus il est facile d'introduire du bruit dans d'autres circuits.

Dans toutes les conceptions de PCB, il est un principe général de garder les circuits numériques aussi loin que possible des circuits analogiques, ce qui s'applique également aux conceptions rfpcb. La mise à la terre analogique commune et la mise à la terre pour masquer et séparer les lignes de signal sont généralement tout aussi importantes. Le problème est que sans vision et sans planification minutieuse préalable, vous ne pouvez rien y faire à chaque fois. Par conséquent, une planification minutieuse, une mise en page réfléchie des composants et une évaluation approfondie de la mise en page sont importantes au début de la conception. Les modifications de conception dues à la négligence peuvent entraîner l'achèvement imminent de la conception et doivent être refaites. Quoi qu'il en soit, cette conséquence grave causée par la négligence n'est pas une bonne chose pour votre développement de carrière personnel.