PCB Tecnico - Il principio di layout del circuito RF

Il principio di layout del circuito RF

Nella progettazione del layout RF, i seguenti principi generali devono essere soddisfatti prima:

1. L'uscita RF di solito deve essere lontano dall'ingresso RF.

2. I segnali analogici sensibili dovrebbero essere il più lontano possibile dai segnali digitali ad alta velocità e dai segnali RF.

3. Separare il più possibile l'amplificatore RF ad alta potenza HPA dall'amplificatore a basso rumore LNA. In poche parole, tenere il circuito del trasmettitore RF ad alta potenza lontano dal circuito del ricevitore RF a bassa potenza.

4. Assicurarsi che ci sia almeno un intero pezzo di terra nell'area ad alta potenza sul PCB, preferibilmente senza vias. Naturalmente, più grande è l'area del foglio di rame, meglio è.

5. Il disaccoppiamento del circuito e della potenza sono anche estremamente importanti.

6. La partizione di progettazione può essere decomposta nella divisione fisica e nella divisione elettrica. La partizione fisica coinvolge principalmente layout dei componenti, direzione e schermatura. Le partizioni elettriche possono continuare a essere decomposte in partizioni per la distribuzione di energia, il cablaggio RF, i circuiti e i segnali sensibili e la messa a terra.

Principio della divisione fisica

1. Il principio della disposizione della posizione del componente. Il layout dei componenti è la chiave per ottenere una buona progettazione RF. La tecnica più efficace è prima di fissare i componenti sul percorso RF e regolare la loro direzione per ridurre al minimo la lunghezza del percorso RF, tenere l'ingresso lontano dall'uscita e, per quanto possibile, la separazione a terra dei circuiti ad alta potenza e dei circuiti a bassa potenza.

2. principi di progettazione impilabili PCB. Il metodo più efficace di impilamento del circuito stampato è quello di organizzare il piano di terra principale sul secondo strato sotto lo strato superficiale e organizzare le linee RF sullo strato superficiale il più possibile. Ridurre al minimo le dimensioni dei vias sul percorso RF può non solo ridurre l'induttanza del percorso, ma anche ridurre i giunti di saldatura virtuali sul terreno principale e ridurre la possibilità di perdita di energia RF ad altre aree del laminato.

3. principi dei dispositivi di radiofrequenza e loro layout di cablaggio RF. Nello spazio fisico, circuiti lineari come gli amplificatori multistadio sono di solito sufficienti per isolare più zone RF l'una dall'altra, ma i duplexer, i mixer e gli amplificatori/mixer a frequenza intermedia hanno sempre più RF/IF. I segnali interferiscono l'uno con l'altro, quindi bisogna fare attenzione per minimizzare questo effetto. Le tracce RF e IF dovrebbero attraversare il più possibile e posizionare un terreno tra di loro il più 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.

4. principi di progettazione per ridurre l'accoppiamento di interferenza di dispositivi ad alta / bassa potenza. Sul PCB del telefono cellulare, di solito puoi mettere il circuito dell'amplificatore a basso rumore su un lato del PCB e mettere l'amplificatore ad alta potenza dall'altro lato e infine collegarli all'estremità RF e al processore della banda base sullo stesso lato attraverso un duplexer. Sull'antenna alla fine. Le competenze devono essere utilizzate per garantire che i vias non trasferiscano energia RF da un lato all'altro della scheda. 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 i fori passanti in aree prive di interferenze RF su entrambi i lati del PCB.

Principi della suddivisione in zone elettriche

1. Il principio della trasmissione di potenza. La maggior parte dei circuiti nei telefoni cellulari hanno correnti DC relativamente piccole, quindi la larghezza del cablaggio di solito non è un problema. Tuttavia, è necessario impostare separatamente una linea di corrente più ampia possibile per l'alimentazione dell'amplificatore ad alta potenza per ridurre al minimo la caduta di tensione di trasmissione. Al fine di evitare troppe perdite di corrente, sono necessarie più vie per trasferire corrente da uno strato all'altro.

2. disaccoppiamento dell'alimentazione elettrica per dispositivi ad alta potenza. Se non può essere completamente disaccoppiato al perno di alimentazione dell'amplificatore ad alta potenza, il rumore ad alta potenza si irradia su tutta la scheda e causerà vari problemi. La messa a terra degli amplificatori ad alta potenza è molto critica ed è spesso necessario progettare uno scudo metallico per esso.

3. Il principio dell'isolamento di ingresso/uscita RF. Nella maggior parte dei casi, è anche fondamentale assicurarsi che l'uscita RF sia lontana dall'ingresso RF. Questo vale anche per amplificatori, buffer e filtri. Nel peggiore dei casi, se l'uscita dell'amplificatore e del buffer viene riportata al loro ingresso con fase e ampiezza adeguate, allora possono avere auto-oscillazione. Nel migliore dei casi, saranno in grado di lavorare stabilmente in qualsiasi condizione di temperatura e tensione. Infatti, possono diventare instabili e aggiungere segnali di rumore e intermodulazione al segnale RF.

4. Il principio dell'isolamento di ingresso/uscita del filtro. Se la linea del segnale RF deve essere collegata dall'estremità di ingresso del filtro all'estremità di uscita, ciò potrebbe danneggiare gravemente le caratteristiche del passaggio banda del filtro. Per isolare bene l'ingresso e l'uscita, prima deve essere posizionato un terreno intorno al filtro e poi un terreno deve essere posizionato nella zona inferiore del filtro e collegato al terreno principale che circonda il filtro. È anche un buon modo per mantenere le linee di segnale che devono passare attraverso il filtro il più lontano possibile dai pin del filtro. Inoltre, la messa a terra di vari punti sull'intera scheda deve essere molto attenta, altrimenti un canale di accoppiamento indesiderato può essere introdotto inconsapevolmente.

5. Circuito digitale e circuito analogico sono isolati. In tutti i progetti PCB, è un principio generale tenere i circuiti digitali lontani dai circuiti analogici il più possibile e si applica anche alla progettazione RFPCB. Il terreno analogico comune e il terreno utilizzato per schermare e separare le linee di segnale sono di solito altrettanto importanti. I cambiamenti di progettazione causati da negligenza possono causare il ribaltamento e la ricostruzione del progetto da completare. Il circuito RF dovrebbe anche essere tenuto lontano dai circuiti analogici e da alcuni segnali digitali molto critici. Tutte le tracce RF, i pad e i componenti devono essere riempiti con rame macinato il più possibile e collegati al terreno principale il più possibile. Se la traccia RF deve passare attraverso la linea del segnale, provare a disporre uno strato di terra collegato alla terra principale lungo la traccia RF tra di loro. Se non è possibile, assicurarsi che siano incrociati. Questo può ridurre al minimo l'accoppiamento capacitivo. Allo stesso tempo, posizionare più terreno possibile intorno a ogni traccia RF e collegarli al terreno principale. Inoltre, ridurre al minimo la distanza tra tracce RF parallele può ridurre al minimo l'accoppiamento induttivo.