Tecnologia RF - Problemi che richiedono attenzione nella progettazione del circuito RF

Sebbene ci siano ancora molte incertezze teoriche nella progettazione del circuito RF, ci sono ancora molte regole che possono essere seguite nella progettazione del circuito RF. Tuttavia, nella progettazione pratica, la tecnica davvero utile è come compromettere queste regole quando non sono attuate a causa di varie limitazioni. Questo articolo si concentrerà sui vari problemi relativi alla progettazione delle partizioni del circuito RF.

Le diverse proprietà del circuito sulla scheda devono essere separate, ma collegate in condizioni ottimali senza interferenze elettromagnetiche, che richiedono microvia. Generalmente, il diametro dei micro fori è 0.05mm ~ 0.20mm e questi fori sono generalmente divisi in tre categorie, vale a dire cieco via, seppellire via e attraverso VIA. I fori ciechi si trovano sulla superficie superiore e inferiore del circuito stampato e hanno una certa profondità per collegare il circuito superficiale al circuito interno sottostante. La profondità dei fori di solito non supera un certo rapporto (apertura). I fori sepolti sono fori di collegamento nello strato interno del circuito stampato che non si estendono alla superficie del circuito stampato. Entrambi i tipi di fori si trovano nello strato interno del circuito stampato, che è completato dal processo di stampaggio del foro passante prima della laminazione, e diversi strati interni possono essere sovrapposti durante la formazione del foro passante. Il terzo tipo, chiamato fori passanti, attraversa l'intero circuito e può essere utilizzato per interconnessioni interne o come fori di posizionamento adesivi per componenti.

1. Utilizzare tecniche di partizionamento

Nella progettazione del circuito di rf, dovrebbe essere il più possibile per l'amplificatore RF ad alta potenza (HPA) e l'amplificatore a basso rumore (LNA) isolati, semplice da dire, è quello di lasciare il circuito di trasmissione RF ad alta potenza lontano dal circuito di ricezione a basso rumore. Questo può essere fatto facilmente se c'è molto spazio sul PCB. Ma di solito con molti componenti, lo spazio di produzione del PCB diventa molto piccolo, quindi questo è difficile da raggiungere. Puoi posizionarli su entrambi i lati del PCB o farli lavorare alternativamente piuttosto che contemporaneamente. I circuiti ad alta potenza possono anche includere buffer RF (buffer) e oscillatori controllati a tensione (VCO).

2. Separazione delle entità

Il layout dei componenti è la chiave per ottenere un eccellente design RF. La tecnica più efficace è prima fissare il componente sul percorso RF e orientarlo per ridurre al minimo la lunghezza del percorso RF. E tenere l'ingresso RF lontano dall'uscita RF e, per quanto possibile, lontano da circuiti ad alta potenza e circuiti a basso rumore.

Nello spazio fisico, circuiti lineari come gli amplificatori multistadio sono di solito sufficienti per isolare più regioni RF l'una dall'altra, ma diplexer, mixer e amplificatori IF hanno sempre più segnali RF/IF che interferiscono tra loro, quindi bisogna fare attenzione per minimizzare questo effetto. I cavi RF e IF devono essere attraversati per quanto possibile, e una superficie di terra deve essere separata tra di loro per quanto possibile. Il corretto percorso RF è molto importante per le prestazioni dell'intero PCB, motivo per cui il layout dei componenti di solito occupa la maggior parte del tempo nella progettazione del PCB del telefono cellulare.

Su un PCB del telefono cellulare, di solito è possibile posizionare un circuito di amplificazione a basso rumore su un lato del modello PCB e un amplificatore ad alta potenza dall'altro e infine collegarli ad un'estremità dell'antenna RF e all'altra estremità del processore di frequenza base sullo stesso lato per mezzo di un dipper. Ciò richiede una certa abilità per garantire che l'energia RF non sia trasferita da un lato all'altro attraverso fori, una tecnica comune è quella di utilizzare fori ciechi su entrambi i lati. Gli effetti negativi dei fori passanti possono essere ridotti al minimo disponendo fori ciechi in aree su entrambi i lati del PCB prive di interferenze RF.

3. Scudo metallico

In alcuni casi, non è possibile mantenere una separazione sufficiente tra più blocchi di circuito, nel qual caso gli schermi metallici devono essere considerati per proteggere l'energia RF all'interno della regione RF. Tuttavia, gli schermi metallici hanno anche effetti collaterali, come elevati costi di produzione e assemblaggio.

È difficile garantire l'alta precisione dello scudo metallico con forma irregolare nella produzione e il layout dei componenti è limitato da scudo metallico rettangolare o quadrato. Lo scudo metallico non favorisce la sostituzione dei componenti e lo spostamento dei guasti; Poiché lo scudo metallico deve essere saldato alla superficie del terreno e tenuto ad una distanza appropriata dai componenti, occupa prezioso spazio PCB.

È importante garantire l'integrità dello scudo metallico il più possibile, quindi le linee di segnale digitali che entrano nello scudo metallico dovrebbero passare il più possibile attraverso lo strato interno ed è meglio impostare lo strato successivo dello strato di linea del segnale come strato di terra. La linea del segnale RF può uscire dal piccolo divario nella parte inferiore della copertura dello scudo metallico e dallo strato di cablaggio dello spazio di messa a terra, ma lo spazio dovrebbe essere circondato da una grande area di messa a terra per quanto possibile, la messa a terra di diverso strato di segnale può essere collegata da una pluralità di fori. Nonostante questi svantaggi, gli schermi metallici sono ancora molto efficaci e sono spesso l'unica soluzione per isolare i circuiti critici.

4. Circuito di disaccoppiamento dell'alimentazione elettrica

Sono importanti anche circuiti appropriati ed efficaci di disaccoppiamento della potenza del chip (PPLE). Molti chip RF con circuiti lineari integrati sono molto sensibili al rumore della fonte di alimentazione, e in genere ogni chip richiede fino a quattro condensatori e un induttore isolante per filtrare tutto il rumore della fonte di alimentazione.

Anche la posizione fisica di questi componenti disaccoppiati è spesso critica. Diversi principi importanti della disposizione dei componenti è: il C4, per quanto possibile vicino ai perni IC e alla messa a terra, C3 deve essere il più vicino al C4, C2 deve essere il più vicino a C3 e il collegamento del piede e C4 della linea IC deve essere il più breve possibile, che l'estremità di messa a terra dei vari componenti (in particolare il C4) di solito dovrebbe prendere in prestito una tavola faccia verso il basso il piano di terra e terra collegata al piede del chip. Il foro passante che collega l'assemblea allo strato di terra dovrebbe essere il più vicino possibile al pad di montaggio sul PCB. È meglio utilizzare un foro cieco sul pad per ridurre al minimo l'induttanza della linea di collegamento, L1 dovrebbe essere vicino a C1.

Un circuito integrato o un amplificatore di solito ha un'uscita a collettore aperto, quindi è necessario un induttore pullup per fornire un carico del circuito RF ad alta impedenza e un alimentatore DC a bassa impedenza. Lo stesso principio vale per il disaccoppiamento del lato di potenza di questo induttore. Alcuni chip richiedono più di un alimentatore per funzionare, quindi possono essere necessari due o tre insiemi di condensatori e induttori per disaccoppiarli separatamente, il che potrebbe non funzionare bene se non c'è abbastanza spazio intorno al chip. In particolare, gli induttori sono raramente paralleli tra loro, poiché questo formerebbe un trasformatore cavo-core e inducerebbe segnali di interferenza, quindi devono essere almeno distanti da una delle altezze, o disposti ad angolo retto per ridurre al minimo l'induttanza reciproca.