PCB Блог - Резюме опыта компоновки и проводки радиочастотной платы PCB мобильного телефона

Радиочастотный (RF) дизайн печатных плат часто описывается как « черное искусство» из - за его теоретической неопределенности, но эта точка зрения является лишь частично правильной, и есть много руководств по проектированию плат RF, которые могут и не должны следовать забытым правилам. Однако, когда дело доходит до фактического дизайна, реальный фокус заключается в том, как идти на компромисс, когда точное осуществление этих норм и законов невозможно из - за различных ограничений дизайна. Конечно, есть много важных тем радиочастотного дизайна, которые стоит обсудить, включая соответствие сопротивлений и импедансов, изоляционные материалы и ламинарные пластины, длины волн и стоячие волны, поэтому все это оказывает большое влияние на EMC и EMI мобильных телефонов. Подводя итог условиям, которые должны быть выполнены при проектировании радиочастотной компоновки:

По возможности изолировать высокомощные радиочастотные усилители (HPA) и малошумные усилители (LNA). Проще говоря, уберите высокомощные схемы передатчиков RF от схем маломощных приемников RF. Телефон имеет много функций и компонентов, но PCB - панель имеет небольшое пространство, и все это требует относительно высоких навыков проектирования, учитывая ограничения процесса проектирования проводки. В этом случае может потребоваться спроектировать четырехслойную или шестислойную PCB - панель, чтобы они работали поочередно, а не одновременно. Мощные схемы могут также иногда включать RF - буферы и генераторы управления давлением (VCO). Убедитесь, что по крайней мере одно полное заземление в зоне высокой мощности на ПХБ без пробоин. Конечно, чем больше меди, тем лучше. Чувствительные аналоговые сигналы должны быть максимально удалены от высокоскоростных цифровых и RF сигналов.

Проектные разделы можно разделить на физические и электрические. Физические разделы в основном касаются размещения компонентов, направления и защиты; Электрические разделы могут по - прежнему распадаться на разделы, используемые для распределения электроэнергии, RF - трассировки, чувствительных цепей и сигналов и заземления. 2.1 Мы обсуждаем физические разделы. Размещение компонентов является ключом к реализации радиочастотной конструкции. Эффективная технология заключается в том, чтобы сначала закрепить компоненты, расположенные на радиочастотном пути, и настроить их направление, чтобы минимизировать длину радиочастотного пути, держать вход подальше от выхода и как можно больше отделять компоненты. Электрические и маломощные цепи. Эффективным методом укладки пластин является размещение основной плоскости заземления (основного заземления) на втором слое под поверхностным слоем и запуск как можно большего количества RF - линий на поверхностном слое. Уменьшение размера перфорации на пути RF не только снижает индуктивность пути, но и уменьшает точку гравитационной сварки на главном заземлении и уменьшает вероятность утечки энергии RF в другие области стека. В физическом пространстве линейных схем, таких как многоступенчатые усилители, как правило, достаточно, чтобы изолировать несколько областей RF друг от друга, но дуплексы, смесители и усилители / смесители IF всегда имеют несколько RF / IF. Сигналы мешают друг другу, поэтому необходимо быть осторожным, чтобы свести к минимуму это воздействие. Заземление должно быть как можно дальше разделено между ними. Правильный радиочастотный путь очень важен для производительности PCB в целом, поэтому размещение компонентов обычно занимает большую часть времени при проектировании PCB телефона. При проектировании платы PCB телефона схема усилителя с низким уровнем шума обычно может быть размещена на одной стороне панели PCB, мощный усилитель может быть размещен на другой стороне и, наконец, подключен к одной стороне радиочастотного конца и базовой полосы через дуплекс. На антенне устройства. Требуются некоторые навыки, чтобы убедиться, что сквозное отверстие не перемещает радиочастотную энергию с одной стороны платы на другую, и обычная технология заключается в использовании слепых отверстий с обеих сторон. Вредные эффекты сквозных отверстий можно минимизировать путем размещения сквозных отверстий в районах, где нет радиочастотных помех по обе стороны от ПХБ. Иногда невозможно обеспечить адекватную изоляцию между несколькими блоками, и в этом случае необходимо рассмотреть возможность использования металлических экранов для защиты энергии РЧ в области РЧ. Металлический щит должен быть сварен на земле и должен быть вдали от деталей. Надлежащее расстояние, которое занимает ценное пространство PCB - панели. По возможности важно обеспечить целостность экрана. Цифровая сигнальная линия, входящая в металлический экран, должна, насколько это возможно, идти к внутреннему слою, а пластина PCB под кабельным слоем является заземленным слоем. Радиочастотная сигнальная линия может быть выведена из слоя проводки с небольшим зазором в нижней части металлического экрана и зазором заземления, но вокруг зазора должно быть распределено как можно больше заземления, а заземление различных слоев может быть соединено несколькими заземлениями. Многие RF - чипы с интегрированными линейными линиями очень чувствительны к шуму от источника питания, и обычно для каждого чипа требуется до четырех конденсаторов и один изолированный индуктор, чтобы обеспечить фильтрацию всего шума от источника питания. Интегрированные схемы или усилители обычно имеют выход с открытой утечкой, поэтому требуется верхний натяжной индуктор для обеспечения высокого сопротивления RF - нагрузки и низкого сопротивления DC - источника. Этот же принцип применим к развязке источника питания на стороне индуктора. Некоторые чипы требуют несколько источников питания для работы, поэтому вам может потребоваться от двух до трех наборов конденсаторов и индукторов, которые редко подключаются параллельно, так как это создает полые трансформаторы и создает помехи сигналам друг друга, поэтому расстояние между ними должно быть по крайней мере высотой одного из устройств, 2.4 Электрические разделы обычно имеют тот же принцип, что и физические, но с некоторыми дополнительными факторами. Некоторые части телефона работают при разных напряжениях и управляются программным обеспечением, чтобы продлить срок службы батареи. Это означает, что телефон должен работать на нескольких источниках питания, что создает больше проблем с изоляцией. Источники питания обычно вводятся в разъем и немедленно развязываются перед распределением через набор переключателей или регуляторов напряжения, чтобы отфильтровать любой шум за пределами панели. Большинство схем на PCB телефона имеют довольно небольшой ток постоянного тока, поэтому ширина следа обычно не является проблемой, однако для питания мощного усилителя должна быть запущена как можно более широкая отдельная линия высокого тока, чтобы свести к минимуму падение напряжения передачи. Чтобы избежать чрезмерной потери тока, требуется несколько отверстий для передачи тока из одного слоя в другой. Кроме того, если мощный усилитель не полностью развязан в его источнике питания, шум высокой мощности излучает всю пластину и вызывает различные проблемы. Заземление мощных усилителей имеет решающее значение и часто требует металлических экранов. В большинстве случаев также важно обеспечить, чтобы выход RF был удален от ввода RF. Это также относится к усилителям, буферам и фильтрам. В худшем случае, если выход усилителя и буфера возвращается на входной конец с соответствующей фазой и амплитудой, они могут самовозбуждаться. В любом случае они будут стабильно работать при любой температуре и напряжении. На самом деле, они могут стать нестабильными и добавлять шум и сигналы взаимной настройки к сигналам RF. Если сигнальная линия RF должна вернуться от входного конца фильтра к выходному, это может быть серьезно повреждено

3.3 Маршрутизация сигнальной линии в электрическом (заземленном) слое в проводке многослойной печатной пластины, так как в слое сигнальной линии осталось мало линий, добавление большего количества слоев приведет к отходам, увеличит производственную нагрузку, стоимость будет соответственно увеличена. Чтобы разрешить это противоречие, мы можем рассмотреть возможность проводки в электрическом (заземленном) слое. Сначала следует рассмотреть плоскость питания, а затем плоскость заземления. Поскольку целостность пласта сохраняется. 3.4 Обработка соединительных ног в крупногабаритных проводниках в крупногабаритных заземлениях (электрических), с которыми соединяются ноги часто используемых частей, требует комплексного рассмотрения работы соединительных ног. Сварка и сборка деталей имеют некоторые скрытые опасности, такие как: 1. Для сварки требуется мощный нагреватель. 2.Легко возникает ложная сварка. Поэтому, учитывая электрические свойства и технологические потребности, был изготовлен крестообразный сварочный диск, известный как теплоизоляционная пластина, широко известная как тепловой сварочный диск. Сексуальная жизнь значительно сократилась. 3.5 Роль сетевой системы в проводке Во многих системах CAD проводка определяется сетевой системой. Если сетка слишком плотная, несмотря на увеличение количества каналов, но слишком малые шаги и слишком большой объем данных в области изображений, это неизбежно будет иметь более высокие требования к пространству хранения устройства и повлияет на скорость вычислений компьютерной электроники. Последствия колоссальные. Некоторые перфорации являются недействительными, например, перфорации, занятые сварным диском на ногах элемента, или перфорации, занятые монтажными и фиксированными отверстиями, являются недействительными. Слишком разреженная сетка и слишком мало каналов оказывают большое влияние на скорость распределения. Поэтому для поддержки проводки необходима система с разумной плотностью сетки. Расстояние между опорами стандартных компонентов составляет 0,1 дюйма (2,54 мм), поэтому основа сеточной системы обычно устанавливается в целое число раз 0,1 дюйма или менее 0,1 дюйма, например: 0,05 дюйма, 0025 дюйма, 0,02 дюйма и т.д. Методы и методы проектирования высокочастотных PCB - плат являются следующими: угол 45° на углу линии передачи 4.1 используется для уменьшения потерь эха. 4.2 Высокопроизводительные изоляционные платы должны строго классифицироваться с использованием значения постоянной изоляции. Этот метод помогает эффективно управлять электромагнитным полем между изоляционным материалом и соседней проводкой. Рассмотрим общую ошибку, указанную в ширине сети + / - 0.0007 дюйма, управляйте нижним срезом и поперечным сечением формы проводки и определяйте условия покрытия боковых стенок проводки. Всестороннее управление геометрией проводки (проводника) и поверхностью покрытия имеет важное значение для решения проблем, связанных с воздействием на кожу микроволновых частот, и для реализации этих норм. Для высокочастотных сред используются поверхностно - монтажные компоненты. 4.5 Для перфорации сигнала избегайте использования процесса перфорации (pth) на чувствительной пластине, поскольку этот процесс может привести к индуктивности выводов на перфорации. 4.6 обеспечивает богатую плоскость заземления. Для соединения этих плоскостей заземления используется штампованная перфорация, чтобы предотвратить воздействие 3D - электромагнитного поля на пластину. 4.7 Выберите химический процесс никелирования или золочения, не используйте метод HASL для гальванического покрытия. Эта поверхность покрытия обеспечивает лучший кожный эффект для высокочастотного тока (рисунок 2). Кроме того, такое высокосварное покрытие требует меньшего количества проводов, что способствует снижению загрязнения окружающей среды. 4.8 Резистивная сварочная пленка предотвращает поток пасты. Однако из - за неопределенности толщины и неизвестных изоляционных свойств покрытие всей поверхности сварной маски материалом приведет к огромным изменениям в электромагнитной энергии в микрополосной конструкции. Плотина обычно используется в качестве сварочной маски. Электромагнитное поле. В этом случае мы управляем преобразованием между микрополосами и коаксиальными кабелями. В коаксиальных кабелях плоскость заземления переплетается в кольца и равномерно распределена. В микрополосе плоскость заземления находится ниже активной линии. Это вводит некоторые периферийные эффекты, которые необходимо понимать, прогнозировать и учитывать при проектировании. Конечно, это несоответствие также может привести к потере эха, которая должна быть уменьшена, чтобы избежать шума и помех сигнала. Электромагнитная совместимость - это способность электронных устройств работать гармонично и эффективно в различных электромагнитных средах. Электромагнитная совместимость предназначена для того, чтобы электронные устройства могли подавлять различные внешние помехи, позволяя им нормально работать в определенной электромагнитной среде, одновременно уменьшая электромагнитные помехи от самих электронных устройств другим электронным устройствам. Чувствительность печатного провода пропорциональна его длине и обратно пропорциональна ширине, поэтому короткий и точный провод помогает подавлять помехи. Сигнальные линии трассировки часов, проводов или шинных приводов обычно несут большой переходный ток, и след должен быть как можно короче. Для схем с дискретными элементами требования могут быть полностью выполнены, когда ширина печатного провода составляет около 1,5 мм; Для ИС ширина печатного провода может быть выбрана от 0,2 до 1,0 мм. 5.2 Используйте правильную политику проводки. Использование равной проводки может снизить индуктивность провода, но взаимная индуктивность и распределенная емкость между проводами