마이크로웨이브 기술 - 무선 주파수 회로기판 설계에서 주의해야 할 문제

무선 회로 기판의 설계에는 많은 이론적 불확실성이 남아 있지만 무선 회로 기판 설계에는 여전히 많은 규칙이 따를 수 있습니다.그러나 실제 설계에서 실제로 유용한 기술은 여러 가지 제한으로 인해 이러한 규칙을 구현할 수 없을 때 이러한 규칙을 절충하는 방법입니다.본고는 무선 주파수 회로기판 칸막이 설계와 관련된 각종 문제를 중점적으로 토론할 것이다.

보드에 있는 회로의 다른 특성은 분리되어야 하지만 전자기 간섭이 없는 최적의 조건에서 연결하려면 미세 구멍이 필요합니다.작은 구멍의 지름은 일반적으로 0.05mm~0.20mm 사이이며, 이러한 구멍은 일반적으로 세 종류로 나뉘는데, 즉 맹공, 매몰구멍, 관통구멍이다.블라인드 구멍은 인쇄 회로 기판의 상단과 하단에 위치하며 표면 회로를 아래의 내부 회로에 연결하는 데 사용되는 깊이가 있습니다.일반적으로 구멍의 깊이는 일정한 축척 (구멍 지름) 을 초과하지 않습니다.매몰구멍은 인쇄회로기판 내부의 연결 구멍으로 인쇄회로기판의 표면까지 확장되지 않는다.두 유형의 구멍은 모두 회로 기판의 내부 레이어에 있습니다. 이것은 레이어가 눌리기 전에 구멍을 통해 성형된 프로세스로 이루어지며 구멍을 형성하는 과정에서 여러 내부 레이어가 중첩될 수 있습니다.세 번째 유형은 내부 상호 연결 또는 어셈블리의 접착제로 구멍을 배치하는 데 사용할 수 있는 전체 보드를 관통하는 통과 구멍이라고 합니다.

1. 파티션 기술 사용

무선 주파수 회로 기판을 설계할 때는 가능한 한 고출력 무선 주파수 증폭기 (HPA) 와 저소음 증폭기 (LNA) 를 분리해야 한다. 간단히 말해서 고출력 무선 주파수 송신 회로를 저소음 수신 회로에서 멀어지게 하는 것이다.PCB에 공간이 많이 있다면 쉽게 할 수 있습니다.그러나 일반적으로 많은 컴포넌트가 있으며 PCB는 제조 공간이 매우 작아지기 때문에 구현하기가 어렵습니다.PCB의 양쪽에 배치하거나 동시에 작동하지 않고 번갈아 작업할 수 있습니다.고출력 회로에는 RF 버퍼 (버퍼) 와 압력 제어 발진기 (VCO) 도 포함될 수 있습니다.

2. 솔리드 구분

컴포넌트 레이아웃은 탁월한 무선 주파수 설계의 핵심입니다.가장 효과적인 기술은 먼저 구성 요소를 무선 경로에 고정한 다음 무선 경로의 길이를 최소화하기 위해 방향을 지정하는 것입니다.또한 무선 주파수 입력을 무선 주파수 출력에서 멀어지게 하고, 가능한 한 고출력 회로와 저소음 회로에서 멀어지게 한다.

물리적 공간에서 다중 레벨 증폭기와 같은 선형 회로는 일반적으로 여러 RF 영역을 서로 격리하기에 충분하지만 이중 작업자, 믹서 및 IF 증폭기는 항상 서로 간섭하는 여러 RF/IF 신호를 가지고 있으므로 이러한 영향을 최소화하는 데 주의해야 합니다.RF 및 IF 케이블은 가능한 한 교차해야 하며 가능한 한 접지 영역을 분리해야 합니다.정확한 무선 주파수 경로는 전체 PCB의 성능에 매우 중요합니다. 이것이 휴대 전화 PCB 설계에서 컴포넌트 레이아웃이 일반적으로 대부분의 시간을 차지하는 이유입니다.

휴대폰 PCB에서는 일반적으로 PCB 패턴의 한쪽에 저소음 증폭기 회로를 배치하고, 다른 한쪽에 고출력 증폭기를 배치하며, 최종적으로 삽을 통해 같은 쪽의 RF 안테나의 한쪽과 기본 주파수 프로세서의 다른 한쪽에 연결할 수 있다.이것은 RF 에너지가 판의 한쪽에서 다른 쪽으로 구멍을 통해 이동하지 않도록 보장하는 몇 가지 기술이 필요하며, 일반적인 기술은 양쪽에서 블라인드 구멍을 사용하는 것입니다.PCB 양쪽에 무선 주파수 간섭이 없는 영역에 블라인드 구멍을 설정함으로써 구멍 통과 시 불이익을 최소화할 수 있습니다.

3. 금속 차폐

경우에 따라 여러 회로 블록 사이에 충분한 간격을 유지하는 것은 불가능하며 이 경우 금속 차폐를 고려하여 RF 영역 내의 RF 에너지를 차단해야합니다.그러나 금속 차폐는 높은 제조 및 조립 비용과 같은 부작용도 있습니다.

모양이 불규칙한 금속 차폐는 제조에서 고정밀도를 보장하기 어렵고 직사각형 또는 사각형 금속 차폐는 부품의 배치를 제한합니다.금속 차폐는 부품 교체 및 장애 복구에 도움이 되지 않습니다.금속 차폐는 접지 표면에 용접되고 어셈블리와 적절한 거리를 유지해야 하기 때문에 귀중한 PCB 공간을 차지합니다.

가능한 한 금속 차폐의 무결성을 확보하는 것이 중요하므로 금속 차폐에 들어가는 디지털 신호선은 가능한 한 안쪽을 통과해야 하며 신호선 층의 다음 층을 접지층으로 설정하는 것이 좋다.무선 주파수 신호선은 금속 차폐 덮개 아래쪽의 작은 간격과 접지 간격의 경로설정 레이어에서 끌어낼 수 있지만, 가능한 한 큰 접지 면적으로 둘러싸여 있어야 하며, 서로 다른 신호 레이어의 접지는 여러 구멍을 통해 연결될 수 있다.이러한 단점에도 불구하고 금속 차폐는 매우 효과적이며 일반적으로 중요한 회로를 격리하는 유일한 해결책입니다.

4. 전원 분리회로

적절하고 효과적인 칩 전력 디커플링 (PPLE) 회로도 중요합니다.집적 선형 회로를 갖춘 많은 RF 칩은 전원 잡음에 매우 민감하며, 일반적으로 각 칩은 모든 전원 잡음을 필터링하기 위해 최대 4 개의 콘덴서와 1 개의 분리 센서가 필요합니다.

이러한 디커플링 구성 요소의 물리적 위치도 일반적으로 매우 중요합니다.몇 가지 중요한 컴포넌트 레이아웃 원칙은 C4는 가능한 한 IC 핀과 접지에 가까워야 하고, C3는 C4에 가장 가까워야 하며, C2는 C3에 가장 가까워야 하며, IC 라인의 발과 C4의 연결은 가능한 한 짧아야 한다.여러 구성 요소 (특히 C4) 의 접지단은 일반적으로 면이 아래로 향하는 판을 빌려 칩의 아래쪽에 접지해야 한다.어셈블리를 접지층에 첨부하는 구멍은 PCB의 어셈블리 용접 디스크에 가능한 가까이 있어야 합니다.용접판에 블라인드 구멍을 사용하여 연결선의 전기 감각을 최소화하는 것이 좋으며 L1은 C1에 가까워야합니다.

집적회로 또는 증폭기는 일반적으로 집전극 회로 출력을 가지고 있기 때문에 고임피던스 RF 회로기판 부하와 저임피던스 DC 전원을 공급하기 위해 인덕터가 필요하다.같은 원리는 이 센서의 출력 측면을 분리하는 데 적용된다.일부 칩은 작동할 수 있도록 전원 공급 장치가 하나 이상 필요하기 때문에 개별 디커플링을 위해 콘덴서와 센서 2~3 세트가 필요할 수 있으며 칩 주위에 충분한 공간이 없으면 잘 작동하지 않을 수 있습니다.특히 센서는 공심 변압기를 형성하고 간섭 신호를 감지하기 때문에 적어도 그 중 하나와 높이가 같거나 직각으로 배치되어 상호 감각을 최소화해야 하기 때문에 서로 평행하는 경우가 거의 없습니다.