マイクロ波技術 - 高周波回路基板設計の要点

理論的な不確かさはあるが 無線周波数回路基板, デザインにはまだ多くの規則があります RF回路基板s. しかし, 特定デザイン上, 実際の、そして、役に立つ方法は、この規則がいろいろな制限のために実行されることができない時です, 彼らのために妥協解決を開発する方法. 本論文では、その設計に関連する諸問題に焦点を当てます RF回路基板 パーティション. .
01 Types of micro vias
Circuits with different characteristics on 高周波回路基板分離しなければなりません, しかし、彼らが干渉信号を引き起こす最高の状況の下で接続されないならば, マイクロビアを使用しなければならない. 一般に, マイクロビアの直径は0である.0.05ミリメートル.22 mm. そのようなビアは一般に3つのカテゴリーに分かれている, すなわち, ブラインド, ビアビアとスルービア. 埋め込まれた穴は、プリント回路基板の上の、そして、最も低い表層のレイヤーに位置する. 彼らは、表面経路と下部の内側ルートの間の接続のために特定の深さを持っています. The depth of the hole generally does not exceed a certain ratio (diameter). 埋め込みホールは、プリント回路基板の内側層に位置する接続孔を指す, PCB回路基板の表面に広がるのは容易ではない. つの主要なタイプのホールは、PCB回路基板の内側層に位置する, また、埋め込み孔形成工程は、積層前に使用される. ビアホールを生成する全プロセスの間, 彼らは重なり続けて、複数の内層の良い仕事をします. 第3のタイプは埋込み穴と呼ばれます. この種の穴はすべて交差する PCB回路基板 そして、内部の相互接続を完了するために、または、部品接着のための精密位置決め穴として使うことができる.
02 Choose partition method
When デザインing the RF回路基板, try to protect the high-power RF amplifier (HPA) and low-noise amplifier (LNA). 簡単に言えば, 高電力RF送信回路に低雑音受信回路を除去させる. PCBの上に屋内のスペースがたくさんあるならば, これは容易に保証できる. しかし, 部品や部品が多い場合, 屋内空間 PCB製造 は大きくない, だからできない. それらの両側に置くことができます PCBボード, またはそれらを仕事に置き換える, 他の仕事より. Sometimes high-power circuits can also include RF buffers and voltage-controlled oscillators (VCO).
設計分割は物理的分割と電気的分割に分けることができる. 物理的分割への鍵は合理的なレイアウトを含む, 方位, コンポーネントのシールド電気機器の分割は配電に分けることができる, RF配線, より敏感な回路とデータ信号, と接地デバイス.
03 physical partition
A reasonable layout of components is important to complete an excellent RF design. 最も効果的な技術は、RFの相対パス上に位置するコンポーネントを修正し、RFの相対パスの長さを最小にする方向を調整することである. そして、RF出力を除去するためにRF入力を作る, そして、高電力回路と低雑音回路を除去しようとする.
最も効果的な回路基板スタッキング方法は、主接地装置を表面下の第2の層に分配することである, そして、RF線を表面に置くようにしてください. RF相対パス上のビアサイズを最小化することは相対パスインダクタンスを減少させることができない, しかし、主グラウンドプレーン上の空のはんだ接合を減らす, そして、スタックの他の領域に漏れているRF運動エネルギーのチャンスを減らす.
物理室内空間, 多値増幅器のような線形回路は、一般に、いくつかのRF領域を互いに遮蔽することができる, デュープ, ミキサー, そして、高周波増幅器は、常にいくつかのRF/データが互いに合図するなら. 衝撃, したがって、この危険を最小にするために注意を払わなければなりません. RFとIF配線は可能な限り交差させるべきである, そして、接地装置の合計面積は、それらの間で可能な限り分離されなければならない. 適切なRF相対パスは、全体の特性に非常に重要である PCBボード, これは、一般的にコンポーネントの合理的なレイアウトは、一般的に、携帯電話のほとんどの時間を占めている理由です PCBボード design.
携帯電話で PCBボード, 一般に低雑音増幅回路をPCB校正ボードの片側に置くことが可能である, そして、反対側の高出力増幅器, そして、最後に、デュプレクサが同じ表面上のRF無線アンテナにそれらを接続することを意味する. CPUの一端とベースバンドCPUの他端. これは、RF運動エネルギーが容易にVIA, ボードの一方の側から他方へ送信される. 共通のテクニックは、両側に埋込みビアを適用することである. 埋設ビアは、両面PCBがRFによって影響されない領域に割り当てられることを意味する, バイアの有害な影響を最小限にするために.

04 Metal shield
Sometimes, いくつかの回路ブロックチェーン間で十分な差異を維持することはできない. そのような状況で, RF領域での周波数放射運動エネルギーを遮蔽するために金属シールドの使用を考慮する必要がある, しかし、金属シールドも欠陥です. 反応, などの製造コストとインストールコストが高い.
不規則な外観設計の金属遮蔽カバーは、生産の間、高精度を確実にすることができません. 正方形または正方形の金属遮蔽カバーも、コンポーネントの妥当なレイアウトを制限する；金属シールドカバーは、部品の交換及び共通故障の動きには良くない金属遮蔽のため、カバーは路面に溶接されなければなりません, とコンポーネントから適切な距離を維持する必要があります, だからそれは貴重な室内空間を占有する必要があります PCBボード.
金属シールドの詳細をできるだけ確保することは非常に重要です. したがって, 金属シールドに入っている大きなデジタル電力線は、内部層で可能な限りルーティングされるべきです, そして、データ信号経路レイヤーの次のレイヤーを接地構造にセットすることは、最もよい. RF電力線は、接地装置の開口部の金属シールドと配線層の底部にある小さな間隙からルーティングすることができる, しかし、開口部の周囲は、できるだけ多くの接地装置の合計面積によって囲まれなければならない. 異なるデータ信号層上の接地デバイスは、ルーティング可能である. それは、いくつかのビアが一緒に接続されることを意味します. 上記欠点にもかかわらず, 金属シールドは、依然として非常に合理的であり、重要な回路を保護するための、しばしば唯一の解決策である.
05 Power decoupling circuit
Appropriate and reasonable integrated ic power decoupling (decouple) circuit is also critical. 線形経路を組み込む多くのRF集積化ICは、電源のノイズに非常に敏感である. 一般に, 各々の集積ICは、最大4つのコンデンサおよび全ての電源ノイズを除去するために保護インダクタを選択しなければならない.
最小キャパシタ値は一般にキャパシタの自身の直列共振とピンインダクタンスにある, それに応じてC 4の値が選択される. C 3とC 2の値は、それら自身のピンインダクタンスの相関により比較的大きい, RFデカップリングの実際の効果はより悪い, しかし、彼らはより低い周波数雑音データ信号をフィルタリングするのにより適切です. RFデカップリングは、インダクタL 1によって実行される, これは、RFデータ信号が電力プラグから集積ICに結合されるのを防止する. すべての配線がRFデータ信号を受け入れて、送ることができる潜在的無線アンテナであるので, RF回路をキー回路及び部品から保護する必要がある.
そのようなデカップリング構成要素の物理的位置は、一般にも重要である. これらの多くの重要な構成要素のための合理的なレイアウト基準は以下の通りである, C 3はC 4に近いに違いない, C 2はC 3に近くなければなりません, そして、ICピンとC 4の間の接続配線は、できるだけ短くなければなりません. The grounding device end (especially C4) should generally mean that the first grounding structure under the surface is connected to the grounding device foot of the integrated ic. コンポーネントとグラウンド構造を接続するバイアホールは、その上のコンポーネントはんだ層に可能な限り近くなければならない PCBボード. 電極接続ラインのインダクタンスを最小化するために、埋め込み層をはんだ層に使用するのがベストである. インダクタンスL 1はC 1に近いはずである.
安 集積回路基板 or amplifier often has a collector junction output (opencollector), so a pullup inductor (pullupinductor) is necessary to show a high characteristic impedance RF load and a low characteristic impedance DC stabilized power supply, 同じ規格は、このインダクタの電源端を切り離すことにも適用可能である. いくつかの集積ICは、動作する前にいくつかの電源を必要としなければならない, したがって、コンデンサとインダクタの2セットまたは3セットがそれらを分離する必要があります. 集積ICのまわりに十分な屋内のスペースがないならば, デカップリングの実際の効果は悪い. 特に, 互いに平行なインダクタンスはほとんどない. これは、空気コア変圧器を生成し、相互磁気誘導による電磁干渉を引き起こす, それらの間の距離は少なくともそれらの高さと幅に等しいに違いありません. 比率, または、その相互インダクタンスを最小にするために斜角での順序.