PCB-ontwerp voor radiofrequentiecircuit en elektromagnetische compatibiliteit

De ontwikkeling van communicatietechnologie is getuige geweest van geleidelijk brede toepassingen van draadloze radiofrequentie (RF) -circuits, zoals op het gebied van mobiele telefoons, Bluetooth-producten en RF-circuit is de kerntechnologie van radiovoortplanting. In de afgelopen jaren hebben de geleidelijke prevalentie van 4G en de duidelijke toename in de orde van grootte van gegevensoverdracht echter geleid tot uitdagingen voor het PCB-ontwerp van RF-circuits. Het aantal signalen dat door een RF-circuit wordt overgedragen, neemt immers elke dag honderden keren toe. Bovendien, aangezien RF-circuits voornamelijk worden toegepast in draagbare apparaten met kenmerken van kleinschaligheid en draagbaarheid, ligt de basisvereiste van het hele circuit in een klein volume, gelijkmatige en redelijke routering en niet-interferentie tussen microcomponenten. Toch lijkt het onvermijdelijk dat er elektromagnetische interferentie optreedt tussen componenten in mobiele telefoons. Maak je geen zorgen. Sommige bewerkingen kunnen worden toegepast om de invloed die wordt veroorzaakt door elektromagnetische interferentie effectief te verminderen. Dit artikel zal leiden tot een redelijk PCB-ontwerp voor RF-circuits en de kenmerken van dit ontwerp omvatten een klein volume en een duidelijk vermogen tot anti-interferentie.

Selectie van substraatmateriaal

Aangezien sommige IC's (geïntegreerde schakelingen) op het substraat zijn geïmplementeerd, moet eerst een geschikt substraat voor het RF-circuit worden opgepikt als een sjabloon dat elektronische componenten draagt. Wat betreft de keuze van het substraatmateriaal zijn de eerste elementen die in overweging moeten worden genomen de diëlektrische constante, het diëlektrische verlies en de thermische uitzettingscoëfficiënt, waarvan de diëlektrische constante de belangrijkste is, omdat deze de impedantie en transmissiesnelheid van het circuit sterk beïnvloedt, vooral die circuits met extreem hoge frequentie die strikte vereisten aan diëlektrische constante hebben. Daarom is het over het algemeen een regel om substraatmateriaal op te nemen met een relatief kleine diëlektrische constante.

PCB-ontwerpprocedure

• Schematisch diagramontwerp

De eerste stap van PCB-ontwerp is het ontwerpen van een schematisch diagram, dat moet worden voltooid met behulp van computers. Het ontwerp van het schematische diagram wordt geïmplementeerd via PCB-ontwerpsoftware die alle elektronische analoge componenten bevat. Allereerst is het schakelschema ontworpen door het echte circuit in de computer te simuleren. Vervolgens moet het schakelschema met de bijbehorende componenten worden verbonden. Vervolgens wordt de operatiesimulatie geïmplementeerd op basis van een schematisch diagram om de haalbaarheid van de basisbediening te bepalen.

• PCB-ontwerp

Na het ontwerpen van een schematisch diagram kunnen het patroon en de grootte van PCB's wetenschappelijk worden bepaald op basis van het schematische diagram. Het patroon en de grootte van PCB kunnen worden geoptimaliseerd in overeenstemming met de positie, afmeting, patroon en andere parameters om het hele systeem de optimale prestaties te laten bereiken. In dit proces is het noodzakelijk om de posities van locatiegaten, kijkogen en referentiegaten te bepalen.

Zoek alle vereiste componenten. Gewone componenten zijn gemakkelijk te vinden in het magazijn. Als componenten niet beschikbaar zijn in het magazijn, is het noodzakelijk om componenten aan te schaffen of te produceren. PCBCart heeft een professioneel en stabiel component sourcing systeem waarop klanten kunnen vertrouwen. Vervolgens moeten componenten worden gedistribueerd en routering eromheen worden geïmplementeerd. De laatste stap is om de werking van het circuit te detecteren om ervoor te zorgen dat de prestaties van het circuit aan de vereisten kunnen voldoen en dat de werking van het circuit in principe stabiel kan zijn.

Indeling Componenten

Anders dan de gewone componentenlay-out, zijn alle componenten in het RF-circuit zo klein als gevolg van de kleinschaligheid van het circuit dat SMT (surface mount-technologie) wordt toegepast voor de lay-out van componenten en een infrarood-reflow-oven voor het solderen van micro-elektronische componenten. Solderen is een belangrijke schakel in het ontwerp van RF-circuits, waarvan de kwaliteit rechtstreeks van invloed is op de algehele kwaliteit van het hele circuit. Voor de PCB van het RF-circuit moet een uitstekende elektromagnetische compatibiliteit worden gevormd tussen elektronische componenten, wat het overwegen waard is. Elektromagnetische straling tussen verschillende elektronische componenten beïnvloedt de onafhankelijke werking van elke elektronische component, dus het is noodzakelijk om eerst de componenten met anti-interferentiecapaciteit op te pikken.

Bovendien heeft de stroom in het circuit tijdens het proces van de algehele werking van het circuit de neiging om te leiden tot het genereren van een magnetisch veld. Daarom moet vanuit het perspectief van het RF-circuit, naast de overweging van de interferentie tussen componenten, rekening worden gehouden met de elektromagnetische interferentie van het circuit met andere circuits. De macroscopische circuitlay-out is behoorlijk kritisch en de volgende basisprincipes van de circuitlay-out kunnen als referentie worden beschouwd.

Ten eerste moet de opstelling van componenten in één rij worden gerangschikt. De richtingbepaling van het PCB-invoertincoatingsysteem wordt toegepast om de problemen veroorzaakt door los solderen te verminderen. Over het algemeen moet de afstand tussen componenten 0,5 mm of meer zijn, zodat tinsolderen tussen componenten kan worden geïmplementeerd. Anders kan solderen niet worden uitgevoerd vanwege de kleine afstand tussen componenten.

Ten tweede moeten alle interfaces compatibel zijn met elkaar in het PCB-systeem. Zowel posities, afmetingen als vorm van componentinterfaces moeten in overweging worden genomen om een ​​soepele verbinding tussen hen te garanderen. De complexiteit van het circuit leidt onvermijdelijk tot een verschil in elektrisch potentiaal tussen circuits. Door de kleine ruimte tussen deze verschillen treden er altijd kortsluitingen op. Daarom mogen componenten met een hoog elektrisch potentieel niet te dicht bij elkaar worden geplaatst om kortsluiting te voorkomen. In de omgeving van hoogspanning moet meer aandacht worden besteed.

Ten slotte moet de circuitstructuur als geheel zorgvuldig worden overwogen en moet het circuit in afzonderlijke modules worden gesneden die elk veel elektronische componenten bevatten. Componenten moeten worden verdeeld volgens verschillende modules. Een hoogfrequent versterkingscircuit of mengcircuit moet bijvoorbeeld bij elkaar worden geplaatst tijdens het lay-outproces, zodat het draadlusgebied effectief kan worden verminderd, evenals het circuitverbruik en de elektromagnetische straling. Bovendien is het in staat om de onderlinge interferentie tussen verschillende modules te stoppen.

Routing

Routing wordt geïmplementeerd na basislay-out, ingedeeld in gedetailleerde routering en algemene routering. De eerste verwijst naar de routering binnen verschillende modules in het circuit. Hoewel gedetailleerde routering kan plaatsvinden in IC-ontwerp, wordt de voorlopige gedetailleerde routering voltooid voorafgaand aan de aanschaf van componenten. Soms is slechts een kleine aanpassing vereist.

Algehele routering verwijst naar onderlinge routering tussen verschillende modules of de netwerkroutering tussen voeding en elke module. Bij de algehele routing moet met enkele aspecten rekening worden gehouden. Veel beperkingen zullen worden veroorzaakt als gevolg van positiespecificiteit en verschillende afstanden tussen modules. Als elke module als een punt wordt beschouwd en de verbinding tussen punten wordt bepaald, wordt het beste plan met de kortste routeringslengte gegenereerd om materiaalkosten te besparen en het circuit er eenvoudig en netjes uit te laten zien.

Nuttige bronnen:
• Zorgen voor een eerste succes in PCB EMC-ontwerp
• Ontwerpregels voor PCB-partitionering voor EMC-verbetering
• Richtlijnen voor RF- en microgolf-PCB-ontwerp
• Tegenslagen en oplossingen in RF PCB-ontwerp
• Full Feature PCB-productieservice van PCBCart - Meerdere opties met toegevoegde waarde
• Geavanceerde PCB-assemblageservice van PCBCart - Start vanaf 1 stuk