마이크로웨이브 기술 - 무선 주파수 회로기판 원리 및 응용

무선 회로 기판이란 무엇입니까?무선 인쇄 회로 기판은 무선 주파수 (RF) 회로에만 사용되는 인쇄 회로 기판입니다.RF PCB는 일반적으로 절연 기판, 전도성 레이어, 용접 디스크, 통과 구멍 등으로 구성됩니다.설계 및 제조 요구 사항은 일반 PCB와 다릅니다.설계 및 제조 요구 사항은 일반 PCB와 다르며 RF 신호의 특별한 특성을 고려해야합니다.

무선 주파수는 RF라고 약칭하는데, 무선 주파수는 무선 주파수 전류판이며, 고주파 교류 전자파의 약자이다.초당 변화가 1000회 미만인 교류 전기를 저주파 전류라고 하고, 1000회 이상인 것을 고주파 전류라고 하는데, 무선 주파수는 바로 이런 고주파 전류이다.

RF 회로는 신호의 전자파 길이를 회로 또는 장비 크기와 동일한 수의 레벨로 처리하는 회로입니다.이때 부품 크기와 도선 크기 사이의 관계로 인해 회로는 분포 파라미터 이론으로 처리해야 한다.이런 회로는 무선 주파수 회로로 볼 수 있으며, 그 주파수에 대한 엄격한 요구는 없다.예를 들어, 장거리 전송의 AC 케이블(50 또는 60Hz)은 때때로 무선 주파수 이론으로 처리됩니다.

무선 주파수 회로 기판의 원리와 발전

무선 주파수 회로의 가장 중요한 응용 분야는 무선 통신이다.그림 A는 일반적인 무선 통신 시스템의 프레임 맵입니다.다음은 이 시스템을 예로 들어 무선 통신 시스템 전체에서 무선 주파수 회로의 역할을 분석한다.

그림 A: 일반적인 무선 주파수 시스템 프레임맵

이것은 송신기 회로, 수신기 회로 및 통신 안테나를 포함한 무선 통신 트랜시버의 시스템 모델입니다.이 트랜시버는 개인통신과 무선랜에 활용할 수 있다. 이 시스템에서 디지털 처리 부분은 주로 샘플링, 압축, 코딩 등 디지털 신호를 처리한 뒤 A/D 동글을 통해 아날로그 형태를 아날로그 신호회로 유닛으로 변환한다.

아날로그 신호 회로는 발사 부분과 수신 부분으로 나뉜다.

송신 부분의 주요 기능은 D-A 변환 출력의 저주파 아날로그 신호와 로컬 발진기가 제공하는 고주파 반송파는 혼합기를 통해 주파수를 주파수로 변환하여 신호를 변조하고, 주파수 신호는 안테나를 통해 공간으로 복사한다.수신 부분의 주요 기능은 공간 복사 신호가 안테나를 통해 수신 회로로 결합되고, 수신된 약한 신호는 저소음 증폭기에서 증폭되며, 본 진동 신호는 믹서를 통해 중주파 신호 분량을 포함하는 신호로 변한다.필터의 기능은 유용한 if 신호를 필터링한 다음 A/D 변환기를 입력하여 디지털 신호로 변환한 다음 디지털 처리 섹션으로 이동하여 처리하는 것입니다.

다음으로 그림 a의 프레임 맵에서 저소음 증폭기 (LNA) 의 범용 RF 회로의 구성과 특성에 대해 토론합니다.

그림 B는 TriQuint사의 tga4506 sm을 예로 들면 이 증폭기의 무선 주파수 회로 기판 그림을 보여 줍니다.입력 신호는 일치하는 필터 네트워크를 통해 증폭기 모듈에 입력됩니다. 일반적으로 증폭기 모듈은 트랜지스터의 공발극 구조를 사용하며, 입력 저항은 저소음 증폭기 앞의 필터의 출력 저항과 일치하여 최적의 전송 출력과 최소한의 반사 계수를 보장해야 합니다.이러한 일치는 RF 회로 설계에 필요합니다.또한 LNA의 출력 임피던스는 증폭기의 출력 신호가 완전히 반사 없이 믹서를 입력할 수 있도록 백엔드 믹서의 입력 임피던스와 일치해야 합니다.이러한 일치 네트워크는 마이크로밴드 선과 때로는 독립적인 소스 없는 부품으로 구성되어 있습니다.그러나 고주파에서의 전기 특성은 저주파의 전기 특성과 크게 다르다.그림에서 볼 수 있듯이, 마이크로밴드 선은 실제로 일정한 길이와 너비를 가진 복동 밴드이며, 마이크로밴드 선은 조각형 저항기, 콘덴서, 센싱과 연결된다.

그림 B tga4506 sm PCB 레이아웃

전자학 이론에서 전류가 도체를 흐를 때 도체 주위에 자장이 형성된다.교류전기가 도체를 통과할 때 도체 주위에 교류전자장이 형성되는데 이를 전자파라고 한다.

전자파의 주파수가 100kHz 이하이면 전자파는 표면에 흡수되어 효과적인 전송을 형성할 수 없다.그러나 전자파의 주파수가 100kHz보다 높을 때 전자파는 공기중에서 전파될수 있으며 대기외연의 전리층을 통해 반사되여 장거리전송능력을 형성할수 있다.우리는 장거리 전송 능력을 갖춘 고주파 전자파를 무선 주파수라고 부른다.고주파 회로는 주로 무원 소자, 유원 소자 및 무원 네트워크로 구성된다.고주파 회로에 사용되는 컴포넌트의 주파수 특성은 저주파 회로의 컴포넌트와 다릅니다.고주파 회로의 무원 선형 부품은 주로 저항 (커패시터), 커패시터 (커패시터), 인덕션 (커패시터) 이다.

전자 기술 분야에서 RF pcb의 특성은 일반적인 저주파 회로 기판과 다릅니다.주요 원인은 고주파 조건에서의 회로의 특성이 저주파 조건에서의 특성과 다르기 때문에 우리는 무선 주파수 회로의 이론을 이용하여 무선 주파수 회로의 작업 원리를 이해해야 한다.고주파 하에서, 잡산용량과 잡산전감은 회로에 매우 큰 영향을 끼친다.잡산전감은 도체 연결과 부품 자체의 내부 자감에 존재한다.회로 컨덕터 간과 어셈블리 및 바닥 간에는 분산 커패시터가 있습니다.저주파 회로에서, 이러한 분산 매개변수는 회로의 성능에 미치는 영향이 매우 적다.주파수가 증가함에 따라 잡산 파라미터의 영향은 갈수록 심각해진다.초기 VHF 주파수 대역 TV 수신기에서는 더 이상 콘덴서를 추가할 필요가 없을 정도로 잡다한 용량의 영향이 컸다.

이밖에 무선주파수회로에는 피부변화효과가 존재한다.직류 전기와 달리 전류는 직류 조건에서 전체 도체를 흐르고 고주파에서는 도체 표면을 흐른다.그 결과 고주파 교류 저항이 직류 저항보다 컸다.

고주파 회로기판의 또 다른 문제는 전자기 복사의 영향이다.주파수가 증가함에 따라 파장이 회로 크기 12와 비슷할 때 회로는 복사기로 변한다.이때 회로 간, 회로와 외부 환경 사이에 각종 결합 효과가 나타나 많은 간섭 문제를 초래할 수 있다.이런 문제들은 저주파에서는 종종 중요하지 않다.

통신 기술의 발전에 따라 통신 설비의 주파수는 날로 증가한다.무선 주파수(RF) 및 마이크로웨이브(MW) 회로는 통신 시스템에 널리 사용됩니다.고주파 회로의 설계는 줄곧 업계의 특별한 관심을 받아 왔다.신형 반도체 부품은 고속 디지털 시스템과 고주파 아날로그 시스템을 끊임없이 확장시켰다.마이크로웨이브 무선 주파수 인식 시스템(RFID)의 반송파 주파수는 915MHz 및 2450MHz입니다.GPS(글로벌 위치추적 시스템)의 반송파 주파수는 1227.60mhz 및 1575.42MHz입니다.개인통신시스템에서의 무선주파수회로는 1.9GHz에서 작동하며 부피가 더욱 작은 개인통신단말기에 집적할수 있다.C 대역 위성 방송 통신 시스템 통신 링크에는 4GHz 업링크와 6GHz 다운링크 통신 링크가 포함됩니다.일반적으로 이러한 회로의 작동 주파수는 1GHz 이상이며 통신 기술의 발전에 따라 이러한 추세는 계속될 것입니다.그러나 특수한 설비와 장치가 필요할 뿐만 아니라 직류와 저주파 회로에 사용되지 않은 이론 지식과 실천 경험도 필요하다.

RF PCB 회로 기판의 역할:

1. 신호 전도:

무선 주파수 회로에서 신호는 일반적으로 수백 킬로헤르츠에서 수십 킬로헤르츠, 심지어 더 높은 주파수 대역으로 확장되는 고주파 범위를 가지고 있다.RF PCB 보드는 이러한 고주파 신호에 대한 안정적인 전송 채널을 제공합니다.그것은 신호가 각종 전자 부품에서 고효율, 저손실의 전송을 실현할 수 있도록 보장할 수 있으며, 신호의 감쇠와 왜곡을 효과적으로 줄일 수 있다.예를 들어, 무선 통신 시스템에서 RF PCB는 안테나에서 캡처한 약한 RF 신호를 RF 증폭기, 필터 및 기타 구성 요소로 전송하여 후속 처리를 한 다음 처리된 신호를 다음 단계 회로로 전송하여 신호를 수신하고 보내는 기능을 수행합니다.

2. 임피던스 적응성:

무선 주파수 회로에서는 임피던스 적응이 중요한 위치를 차지한다.다양한 전자 부품과 회로 모듈이 서로 다른 입력 및 출력 임피던스 값을 가지고 있다는 점을 감안할 때, 최대 전력 전송을 실현하고 신호 반사를 최소화하기 위해서는 RF PCB 회로 기판 설계의 도움으로 임피던스 적응을 실현해야 한다.RF PCB 회로 기판은 선로의 크기 매개변수 (예: 너비, 두께, 간격 등) 를 조정하고 마이크로밴드, 커플러 등 특수한 임피던스 적응 소자를 사용하여 서로 다른 임피던스 간의 적응을 실현할 수 있다.예를 들어, RF 전력 증폭기의 출력 포트에서 출력 임피던스는 전력 전송 효율을 높이기 위해 안테나의 입력 임피던스에 적응해야합니다.

3.전자기 보호:

무선 주파수 신호의 주파수가 매우 높기 때문에 외부의 전자기 방해를 받기 쉽다.RF PCB 회로 기판은 차폐, 접지 설계 등의 전략을 사용하여 외부 전자기 간섭이 RF 회로에 미치는 악영향을 약화시킬 수 있다.차폐층은 효과적인 차단작용을 하여 외부의 전자기복사를 격리하고 무선주파수신호의 루출을 피면함으로써 무선주파수회로의 교란저항성능을 높일수 있다.이밖에 고품질의 접지설계는 무선주파수회로의 접지전위소음을 낮추어 신호의 질을 높이는데 도움이 된다.

4. 회로 통합:

RF PCB는 단일 보드에 여러 RF 전자 부품을 통합하여 RF 회로를 소형화하고 통합할 수 있습니다.합리적인 배치와 설계를 통해 무선 주파수 증폭기를 실현하였다.여과기.믹서기.발진기 및 기타 구성 요소는 RF PCB 회로 기판에 통합되어 회로의 크기와 무게를 줄이고 시스템의 신뢰성과 안정성을 향상시킵니다.예를 들어, 스마트폰 및 기타 모바일 장치에서 RF PCB 회로 기판은 무선 통신을 위해 여러 RF 모듈을 통합합니다.Bluetooth, GPS 등의 기능.