PCB技術 - RF回路基板分配設計

デザインの場合 RFレイアウト, there are several general principles that must be met first:

Separate the high-power RF amplifier (HPA) and the low-noise amplifier (LNA) as much as possible. 簡単に言えば, 高出力RF送信機回路を低電力RF受信機回路から遠ざける. あなたのPCBの上に多くの物理的なスペースがあるならば, これは簡単にできます, しかし、通常、多くのコンポーネントと PCBスペース 小さい, これは通常不可能です. PCBボードの両面に置くことができます, または、同時に仕事をする代わりに交互に働くようにしてください. High-power circuits sometimes include RF buffers and voltage controlled oscillators (VCO).

少なくともバイアなしでPCBの高出力領域に少なくとも全部の部分があることを確認する。もちろん、より多くの銅、より良い。その後、必要に応じてこの設計原理を破る方法、およびこれによって引き起こされる問題を避ける方法について説明します。

チップおよび電源のデカップリングもまた非常に重要である。そして、この原理を実行するためのいくつかの方法は後で後述する。

パーティションは？

デザインパーティションは物理的パーティションと電気パーティションに分解できます。物理的な分割は主にコンポーネントのレイアウト、向き、および遮蔽の問題を含んでいます電気分配は、配電、RF配線、高感度回路及び信号、接地のためのパーティションに分解され続ける。

まず，物理的分割の問題を論じた。コンポーネントのレイアウトは、良いRF設計を達成するためのキーです。最も効果的な技術は、RF経路上で最初に部品を固定し、RF経路の長さを最小にし、入力から出力を遠ざけ、高出力回路および低電力回路の可能なグランド分離を維持するために、それらの向きを調整することである。

最も効果的な回路基板スタッキング法は、主接地面（主グラウンド）を第2層の表面層の下に配置し、RF層をできるだけ表面層に配線する方法である。RF経路上のビアのサイズを最小化することは、経路インダクタンスを減少させるだけでなく、主グラウンド上の仮想はんだ接合を低減することができ、また、ラミネート内の他の領域に漏洩するRFエネルギーの機会を低減することができる。

物理的空間では、多段増幅器のような線形回路は通常、複数のRFゾーンを互いに分離するのに十分であるが、デュプレクサ、ミキサ、および中間周波増幅器／ミキサは、常に複数のRF／IFSを有する。信号は互いに干渉するので、この効果を最小限にするために注意しなければならない。RFとIFの痕跡はできるだけ交差させ、可能な限りそれらの間に地面を置くべきである。正しいRF経路は、PCB基板全体の性能にとって非常に重要であり、これは、通常、コンポーネントレイアウトが、通常、携帯電話PCBボード設計においてほとんど取り上げられる理由である。

不規則な形状の金属シールドを製造するときには、高い精度を保証することは困難である。長方形または正方形の金属シールドは、コンポーネントのレイアウトにいくつかの制限を課します金属シールドは、コンポーネント交換および故障場所に助成されません;金属シールドは地面で溶接されなければならないので、適切な距離はコンポーネントから保たれなければなりません。

シールドカバーの整合性をできるだけ確保することは非常に重要である。金属シールドカバーに入るデジタル信号線は、なるべく内側層に配線され、配線層の下のPCB層は接地層であることが最も好ましい。RF信号線は、金属シールドの底部とグランドギャップの配線層の小さなギャップから出ることができるが、ギャップの周囲で可能な限り多くのグラウンドとして、異なる層上のグランドを複数のビアを介して接続することができる。

上記の問題にもかかわらず、金属シールドは非常に効果的であり、しばしば臨界回路を分離する唯一の解決策である。

最小キャパシタンス値は、通常、自己共振周波数と低ピンインダクタンスに依存し、それに応じてC 4の値が選択される。C 3及びC 2の値は、それら自身のpinインダクタンスにより比較的大きいので、RFデカップリング効果はより悪いが、より低い周波数ノイズ信号をフィルタリングするのにより適している。インダクタンスL 1は、RF信号が電力線からチップに結合するのを防止する。注意：すべてのトレースは、RF信号を受信して送信することができる可能性のあるアンテナであり、また、誘導されたRF信号を臨界線から分離する必要がある。

これらのデカップリング構成要素の物理的位置は、通常も重要である。これらの重要な構成要素のレイアウト原理は、C 4は可能な限りICピンに近くなければならず、C 3はC 4に最も近い必要があり、C 2はC 3に最も近い必要があり、ICピンとC 4の接続トレースはできるだけ短くなければならない。これらの構成要素（特にC 4）の接地端子は、通常、次の接地層を介してチップの接地ピンに接続されるべきである。コンポーネントを接地層に接続するビアは、PCB上の構成パッドに可能な限り近くなければならない。接続ワイヤのインダクタンスを最小にするために、パッドの上に打ち抜かれる盲目の穴を使うことは、最高です。インダクタンスはC 1に近い。

電気的ゾーニングの原理は物理的なゾーニングの原理とほぼ同じであるが、その他の要因も含まれる。現代の携帯電話のいくつかの部分は、異なる動作電圧を使用し、バッテリ寿命を延長するためにソフトウェアによって制御される。これは、携帯電話が複数の電源を実行する必要があることを意味し、これは分離により多くの問題をもたらします。電源は、通常、コネクタから導入され、すぐに回路基板の外部から任意のノイズをフィルタアウトし、スイッチまたはレギュレータのセットを通過した後に分配される。

RF信号線をフィルタの入力端から出力端までループさせなければならない場合、これはフィルタのバンドパス特性を深刻に損傷することがある。入力と出力との間の良好なアイソレーションを得るためには、まずグランドをフィルタの周囲に配置しなければならず、その後、グランドはフィルタの下部層領域に配置されなければならず、フィルタを囲む主接地に接続されなければならない。また、フィルタピンから可能な限り遠くにフィルタを通過する必要がある信号線を維持する良い方法です。また、ボード全体の様々な場所の接地については非常に注意してください、さもなければ、あなたはあなたが発生したくない結合チャネルを知らないように導入することがあります。

バッファは、同じ信号を2つの部分に分割し、異なる回路を駆動するために使用することができ、特に、局部発振器は、複数のミキサを駆動するためにバッファを必要とすることができるので、分離効果を改善するために使用することができる。ミキサがRF周波数でコモンモード分離状態に達すると、適切に動作しない。バッファは、異なる周波数でインピーダンス変化を分離することができ、回路が互いに干渉しないようにすることができる。

バッファは設計に非常に役立つ。彼らは、高出力出力跡が非常に短いように、駆動される必要がある回路に続くことができます。バッファの入力信号レベルが比較的低いので、それらはボード上の他と干渉するのが容易ではない。回路は干渉を起こしている。

共振回路（送信機および受信機のための1つ）はVCOに関連しているが、それにも固有の特性がある。簡単に言えば、共振回路は、VCO動作周波数を設定し、RF信号に音声またはデータを変調するのに役立つ容量ダイオードを有する並列共振回路である。

AGC回路を設計することは、短いオペアンプの入力ピンと短いフィードバック経路に関連する良好なアナログ回路設計技術に従わなければならない。同様に、良好な接地も必須であり、チップの電源はよく分離されなければならない。入力または出力端で長いワイヤーを走らせる必要があるなら、出力端で行くのが最善です。通常、出力端のインピーダンスは非常に低く、ノイズを誘導することは容易ではない。一般に、信号レベルが高いほど、他の回路にノイズを導入することが容易になる。

すべてのPCB設計, アナログ回路からできるだけデジタル回路を遠ざけるのは一般的な原理である, また、 RFPCB デザイン. 信号線を遮蔽して分離するために使用される共通のアナロググラウンドとグラウンドは、通常同様に重要である. 問題は、先見の明と慎重な計画なしで, 毎回この地域でできることはほとんどない. したがって, 設計の初期段階で, 慎重計画, よくレイアウトコンポーネントのレイアウトと徹底的なレイアウトの評価は非常に重要です. 怠慢によって引き起こされたデザイン変更は、完成されて、再建されなければならないデザインにつながるかもしれません. 怠慢による重大な結果, とにかく, あなたの個人的なキャリア開発のための良いものではない.