PCBブログ - PCB無線周波数回路設計

無線周波数回路PCB設計

通信技術の発展に伴い、ハンドヘルド無線周波数回路技術の応用はますます広くなり、例えば無線ポケベル、携帯電話、無線PDAなどである。無線周波数回路の性能指標は直接製品全体の品質に影響する。これらのハンドヘルド製品の最大の特徴の1つは小型化であり、これはコンポーネントの密度が非常に高いことを意味し、これによりコンポーネント（SMD、SMC、ベアチップなどを含む）間の相互干渉が非常に際立っている。EMI信号の処理が適切でないと、回路システム全体が正常に動作しない可能性があります。そのため、電磁干渉をどのように予防し、抑制するか、電磁互換性を高めることは無線周波回路PCB設計において非常に重要な課題となっている。PCBの設計構造によって同じ回路の性能指標が大きく異なります。

まず、他のPCBボードやシステムのインタフェースコンポーネントとPCB上の位置を決定し、インタフェースコンポーネント間の調整（コンポーネントの方向など）に注意します。ハンドヘルドのサイズは非常に小さく、コンポーネントの配置は非常にコンパクトであるため、大きなコンポーネントの場合は、対応する位置を優先的に決定し、それらの間の調整を考慮する必要があります。回路構造を注意深く分析し、ブロック処理回路（例えば高周波増幅回路、混合回路、復調回路など）、できるだけ強電信号と弱電信号を分離し、デジタル信号回路とアナログ信号回路を分離し、そして、同じ機能を完成した回路を一定の範囲内に配置して、信号ループ面積を減らすことを試みた、回路の各部のフィルタネットワークは、放射線を低減するだけでなく、干渉の確率を低減することができるように、近くに接続しなければならない。セル回路は、使用中の電磁互換性に対する感度に基づいてグループ化される。回路内の干渉を受けやすいコンポーネントも、干渉源（例えば、データ処理ボード上のCPUからの干渉）を回避するように配置されなければならない。

コンポーネントのレイアウトがほぼ完了したら、配線を開始することができます。配線の基本原理は、組立密度が許容される場合には、できるだけ低密度配線設計を選択し、信号配線はできるだけ太さにし、インピーダンス整合に有利であるべきである。無線周波数回路にとって、信号線の方向、幅、間隔の不合理な設計は信号伝送線間の交差干渉を引き起こす可能性がある、また、システム電源自体にもノイズ干渉があるため、無線周波回路PCBを設計する際には、総合的に考慮して合理的に配線しなければならない。配線する場合、すべての配線はPCBボードの製造中に潜在的な断線や破断を避けるためにPCBボードフレーム（約2 mm）から離れている必要があります。電源ケーブルは回路抵抗を減らすためにできるだけ広くしてください。同時に、電源線とアース線の方向はデータ伝送の方向と一致し、耐干渉能力を高めるべきである、信号線はできるだけ短くし、ビアの数はできるだけ少なくしなければならない。部品間の接続が短いほど良好であり、分布パラメータと相互電磁干渉を低減する。互換性のない信号線は互いに離れて、できるだけ平行配線を避けて、正方向両側の信号線は互いに垂直でなければならない。配線中、直角カーブを回避するために、回転角を必要とするアドレスは135°の角度を使用する必要があります。配線する場合、パッドに直接接続する配線は幅が広すぎてはならず、配線はショートを回避するために、できるだけ未接続の部品から離れなければならない。スルーホールは部品に塗布しないで、できるだけ切断された部品から離れて、生産中に虚溶接、連続溶接、短絡などの現象が現れないようにしなければならない。無線周波回路PCBの設計では、電源線とアース線の正確な配線が特に重要である。合理的な設計は電磁干渉を克服する最も重要な手段である。

PCBボード上のかなりの干渉源は電源と地線によって生成され、その中で地線によるノイズ干渉が最も大きい。アース線が電磁干渉を形成しやすい主な原因は、アース線がインピーダンスを持っていることである。地線に電流が流れると、地線に電圧が発生し、地線の回路電流が発生し、地線の回路干渉が形成される。複数の回路が接地線を共有すると、共通のインピーダンス結合が形成され、いわゆる接地線ノイズが発生する。したがって、無線周波数回路PCBの接地線を配線する際には、まず、回路をブロックすべき点を以下のようにしなければなりません。無線周波数回路は基本的に高周波増幅、混合、復調、局部発振器などの部分に分けることができる。各回路モジュールに共通の電位基準点、すなわち各モジュール回路の接地線を提供しなければならない。これにより、信号は異なる回路モジュール間で伝送することができる。そして、RF回路PCBが接地線に接続されている場所、すなわち接地線についてまとめる。参照点が1つしかないため、共通インピーダンス結合は存在しないため、相互干渉の問題は存在しない。デジタル領域とアナログ領域の地線はできるだけ分離し、デジタル接地はアナログ接地と分離し、最後に電源接地に接続しなければならない。回路の各部内部の地線も単点接地の原則に注意し、信号回路の面積をできるだけ減らし、対応するフィルタ回路のアドレスに近く接続しなければならない。空間が許可されている場合は、各モジュールを接地線で隔離して、相互信号結合効果を防止することが望ましい。

無線周波数回路PCBの設計の鍵は、いかにして放射能力を低下させ、干渉防止能力を高めるかである。合理的なレイアウトと配線は無線周波数回路PCB設計の保証である。本論文で述べた方法は無線周波数回路PCB設計の信頼性を高め、電磁干渉問題を解決し、電磁互換性を達成することに有利である。モノのインターネット技術の台頭に伴い、電子製品は無線通信機能を携帯することが一般的になってきた。無線通信技術は無線周波数回路PCBによって実現され、専門的な設計とシミュレーション分析ツールが必要である。