Дизайн PCB - Обсуждение радиочастотных схем и простых проектных разделов

Discussion on RF layout and simple проектировать partition

The meaning of radio frequency
радиочастотная платадизайн обычно описывается как "черное искусство", поскольку Теоретически существует много неопределенностей. However, RF circuit board проектировать also has many guidelines that can be followed and rules that should not be ignored. But we know that the really practical technique is how to compromise these guidelines and rules when they cannot be implemented accurately due to various design constraints.

сегодняшние мобильные телефоны спроектированы таким образом, чтобы все можно было объединить, что крайне отрицательно сказывается на конструкции радиочастотных схем. конкуренция в промышленности сейчас очень остра, каждый ищет способ интеграции с минимальным размером и ценой максимум функций. аналоговые схемы, Цифровые схемы и радиочастотные схемы плотно переплетены, а пространство, используемое для разделения проблемных областей, очень невелико, и с учетом фактора себестоимости количество слоев платы обычно сводится к минимуму.

проектирование панелей радиочастот
The design of the радиочастотная плата самая трудная часть проектирования, which requires engineers to plan carefully and pay attention to details.

RF layout concept

When we are in the layout of RF, these principles must be prioritized to be satisfied:

Separate the high-power RF amplifier (HPA) from the low-noise amplifier (LNA) as much as possible, и уводят высокоэнергетическую эмиссионную фазовращательную фазовращательную фазовращательную фазовращательную фазовращательную фазовращательную фазовращающая. если у PCB много физических пространств, this can be done easily, но обычно есть много компонентов, PCB пространство очень маленькое. You can put them on both sides of the PCB, или заставить их работать поочередно, а не одновременно. . High-power circuits sometimes include RF buffers and voltage controlled oscillators (VCO).
Убедитесь, что диапазон высокой мощности PCB заземляется по крайней мере одним сплошным заземлением, preferably without vias. Конечно, the more copper, лучше.
The decoupling of the chip and the power supply is also extremely important, Ниже будут рассмотрены пути реализации этого принципа..
The RF output usually needs to be far away from the RF input, мы подробно обсудим это позже..
Sensitive analog signals should be as far away as possible from high-speed цифровой signals and RF signals.
Design partition
The design partition consists of a physical partition and an electrical partition. Physical partitioning mainly involves issues such as component layout, сторона, and shielding; electrical partitioning can continue to be decomposed into partitions for power distribution, радиочастотная маршрутизация, sensitive circuits and signals, приземление.

Physical partition
Component layout is the key to achieving a good RF design. наиболее эффективным методом является фиксация компонентов на пути к радиочастоте и корректировка их направления для сведения к минимуму длины пути радиочастоты, keep the input away from the output, и, по мере возможности, заземлять контуры большой мощности и малой мощности.
The most effective circuit board stacking method is to arrange the main ground plane (main ground) on the second layer below the surface layer, и, насколько это возможно, проводки на поверхности. Minimizing the size of the vias on the RF path can not only reduce the path inductance, можно также уменьшить виртуальную сварную точку на главном заземлении, уменьшить возможность утечки радиочастотной энергии в другие области слоистой плиты.

In physical space, линейная схема, подобная многоступенчатому усилителю, обычно достаточна для разделения нескольких диапазонов радиочастот, Но дуплекс, mixers, усилитель промежуточной частоты/У микшера всегда много радиосигналов/IFs. эти сигналы интерференция, so care must be taken to minimize this effect. канал регистрации радиочастоты и промежуточной частоты должен быть как можно более пересекаться, and a ground should be placed between them as much as possible. правильный радиочастотный путь очень важен для функционирования всей системы панель PCB, which is why the component layout usually accounts for most of the time in the cellular phone панель PCB design.

Despite the above problems, металлический экран очень эффективен и обычно является единственным решением для изоляции критических схем.
In addition, важное значение имеет также развязка мощности чипа. Many RF chips with integrated linear circuits are very sensitive to power noise. обычно, each chip needs to use up to four capacitors and an isolation inductor to ensure that all power noise is filtered out.

минимальное значение емкости обычно зависит от частоты самовозбуждения и меньшей индуктивности выводов и соответственно от величины С4. Поскольку у C3 и C2 имеется собственная индуктивность пяток, их значение относительно велико, и поэтому радиочастотная развязка имеет более низкий эффект, но они лучше подходят для фильтрации сигналов шумов низкой частоты. индуктивность L1 предотвращает связь радиосигналов с линии электропитания в кристалл. Помните: все дорожки регистрации являются потенциальной антенной, которая может принимать и передавать радиочастотные сигналы, а также должна изолировать индуктивные радиочастотные сигналы от ключевых линий.

Помните, что индуктивность редко сопутствует друг другу, так как это образует полый трансформатор и индуктивный сигнал помех. расстояние между ними должно быть по крайней мере высотой одного из таких устройств или же они должны быть расположены в прямом углу, с тем чтобы свести к минимуму взаимные ощущения.

Electrical partition
The principle of electrical zoning is roughly the same as that of physical zoning, but it also contains some other factors. Некоторые части современных мобильных телефонов используют разные рабочие напряжения и управляются программным обеспечением, чтобы продлить срок службы батареи. This means that cellular phones need to run multiple power sources, Это создает дополнительные проблемы для изоляции. The power is usually introduced from the connector, и сразу же развязать, чтобы фильтровать любой шум снаружи платы, затем распределять через набор переключателей или регуляторов.

The DC current of most circuits in cellular phones is quite small, Поэтому ширина траектории обычно не проблема. However, для того чтобы снизить напряжение передачи до минимума, необходимо отдельно проложить как можно более широкую линию тока для питания усилителя высокой мощности. In order to avoid too much current loss, требуется несколько перерывов для переноса тока с одного слоя на другой. In addition, если невозможно полностью расчленить связь на выводе питания усилителя большой мощности, high-power noise will radiate to the entire board and cause various problems. важность заземления мощного усилителя, and it is often necessary to design a metal shield for it.

В большинстве случаев важно также обеспечить, чтобы выходы на Радиочастоту не выходили за рамки ввода радиочастот. Это касается также усилителей, буферов и фильтров. В худшем случае, если результаты работы усилителей и буферов обратятся к входным концам с соответствующей фазой и амплитудой, то они могут генерировать собственные колебания. В лучшем случае они смогут работать стабильно при любой температуре и напряжении. На самом деле они могут стать нестабильными, добавляя шум и модулирующие сигналы в радиосигналы.

Короче говоря, on each layer of the панель PCB, Следует укладывать как можно больше и соединять с главным заземлением. Place the traces as close together as possible to increase the number of plots of the internal signal layer and power distribution layer, и соответствующим образом отрегулировать линию, чтобы можно было соединять заземляющие отверстия с поверхностным экраном. на всех уровнях PCB следует избегать свободного заземления, поскольку они могут собирать или вводить шум, как маленькая антенна. В большинстве случаев, if you can't connect them to the main land, Тогда тебе лучше их снять.