Проектирование печатной платы для радиочастотной схемы и электромагнитной совместимости

Развитие коммуникационных технологий привело к постепенному широкому применению беспроводных радиочастотных (РЧ) схем, таких как мобильные телефоны, продукты Bluetooth, а РЧ-схемы были основной технологией распространения радиоволн. Однако в последние годы постепенное распространение 4G и очевидное увеличение скорости передачи данных привели к проблемам при проектировании печатных плат радиочастотных цепей. Ведь количество сигналов, передаваемых по радиоканалу, увеличивается в сотни раз каждый день. Кроме того, поскольку радиочастотная схема в основном применяется в портативных устройствах, обладающих свойствами небольшого размера и портативности, основное требование ко всей схеме заключается в малом объеме, равномерной и разумной маршрутизации и отсутствии помех между микрокомпонентами. Тем не менее кажется неизбежным возникновение электромагнитных помех между компонентами внутри мобильных телефонов. Не волнуйся. Некоторые операции могут быть применены для эффективного снижения влияния, вызванного электромагнитными помехами. В этой статье будет представлена ​​разумная конструкция печатной платы для радиочастотной схемы, а характеристики этой конструкции включают небольшой объем и очевидную способность защиты от помех.

Выбор материала основания

Поскольку некоторые ИС (интегральные схемы) реализованы на подложке, подходящая подложка должна быть подобрана сначала для ВЧ-схемы в качестве шаблона, несущего электронные компоненты. Что касается выбора материала подложки, в первую очередь следует учитывать диэлектрическую проницаемость, диэлектрические потери и коэффициент теплового расширения, среди которых диэлектрическая проницаемость является наиболее важной, поскольку она сильно влияет на импеданс и скорость передачи цепи, особенно в цепях с чрезвычайно высоким частоты, предъявляющие строгие требования к диэлектрической проницаемости. Поэтому обычно выбирают материал подложки с относительно небольшой диэлектрической проницаемостью.

Процедура проектирования печатной платы

• Дизайн схемы

Первым шагом проектирования печатной платы является разработка принципиальной схемы, которая должна быть завершена с помощью компьютеров. Схематическая схема реализуется с помощью программного обеспечения для проектирования печатных плат, которое содержит все электронные аналоговые компоненты. Прежде всего, принципиальная схема разработана путем моделирования реальной схемы в компьютере. Затем принципиальная схема должна быть связана с соответствующими компонентами. Затем выполняется моделирование работы на основе принципиальной схемы, чтобы определить выполнимость основной операции.

• Дизайн печатной платы

После разработки принципиальной схемы рисунок и размер печатной платы могут быть научно определены на основе принципиальной схемы. Рисунок и размер печатной платы можно оптимизировать в соответствии с положением, размером, рисунком и другими параметрами, чтобы вся система достигла оптимальной производительности. В этом процессе необходимо определить положение установочных отверстий, глазков и опорных отверстий.

Найдите все необходимые компоненты. Обычные компоненты легко найти на складе. Если комплектующих нет в наличии на складе, необходимо закупить или изготовить комплектующие. PCBCart имеет профессиональную и стабильную систему поиска компонентов, на которую могут положиться клиенты. Затем необходимо распределить компоненты и реализовать маршрутизацию вокруг них. Последним шагом является обнаружение работы схемы, чтобы убедиться, что производительность схемы соответствует требованиям, и работа схемы может быть в основном стабильной.

Компоненты

В отличие от компоновки обычных компонентов, все компоненты ВЧ-схемы настолько малы из-за небольшого размера схемы, что для компоновки компонентов применяется SMT (технология поверхностного монтажа), а для пайки микроэлектронных компонентов применяется инфракрасная печь для пайки оплавлением. Пайка является важным звеном в конструкции радиочастотной схемы, качество которой напрямую влияет на общее качество всей схемы. Для печатной платы радиочастотной схемы необходимо обеспечить превосходную электромагнитную совместимость между электронными компонентами, что является наиболее важным элементом. Электромагнитное излучение между различными электронными компонентами влияет на независимую работу каждого электронного компонента, поэтому необходимо сначала подобрать компоненты с защитой от помех.

Кроме того, в процессе общей работы цепи ток в цепи имеет тенденцию приводить к генерации магнитного поля. Следовательно, с точки зрения радиочастотной цепи, помимо учета помех между компонентами, необходимо учитывать электромагнитные помехи цепи другим цепям. Макроскопическая компоновка схемы очень важна, и следующие основные принципы компоновки схемы можно рассматривать как справочные.

Во-первых, расположение компонентов должно располагаться в один ряд. Система покрытия оловом для определения направления входа печатной платы применяется для уменьшения проблем, вызванных неплотной пайкой. Как правило, расстояние между компонентами должно составлять 0,5 мм или более, чтобы можно было осуществить пайку оловом между компонентами. В противном случае пайка невозможна из-за малого расстояния между компонентами.

Во-вторых, все интерфейсы должны быть совместимы друг с другом в системе печатных плат. Необходимо учитывать положение, размеры и форму интерфейсов компонентов, чтобы обеспечить плавное соединение между ними. Сложность цепи неизбежно приводит к разности электрических потенциалов между цепями. В результате небольшого расстояния между этими разностями всегда происходят короткие замыкания. Поэтому компоненты с высоким электрическим потенциалом не должны располагаться слишком близко друг к другу во избежание возникновения коротких замыканий. Больше внимания следует уделять среде высокого напряжения.

Наконец, структура схемы должна быть тщательно рассмотрена в целом, а схема должна быть разделена на отдельные модули, каждый из которых имеет множество электронных компонентов. Компоненты должны быть распределены по разным модулям. Например, схема высокочастотного усиления или схема смесителя должны быть размещены вместе в процессе компоновки, чтобы можно было эффективно уменьшить площадь проводной петли, а также потребление схемы и электромагнитное излучение. Более того, он способен останавливать взаимные помехи между разными модулями.

Маршрутизация

Маршрутизация осуществляется после базовой компоновки, разделенной на детальную маршрутизацию и общую маршрутизацию. Первый относится к маршрутизации внутри различных модулей в цепи. Хотя детальная трассировка может иметь место при проектировании ИС, предварительная детальная трассировка выполняется до закупки компонентов. Иногда требуется лишь небольшая модификация.

Под общей маршрутизацией понимается взаимная маршрутизация между различными модулями или сетевая маршрутизация между блоком питания и каждым модулем. Некоторые аспекты должны быть приняты во внимание в процессе общей маршрутизации. Много ограничений будет вызвано особенностями положения и разным расстоянием между модулями. Если каждый модуль рассматривается как точка и соединение между точками определено, будет создан наилучший план с наименьшей длиной разводки, чтобы сэкономить стоимость материала и сделать схему простой и аккуратной.

Полезные ресурсы:
• Обеспечение начального успеха при проектировании ЭМС печатных плат
• Правила проектирования секций печатных плат для улучшения ЭМС
• Рекомендации по проектированию ВЧ и СВЧ печатных плат
• Неудачи и решения в RF PCB Design
• Полнофункциональная услуга по изготовлению печатных плат от PCBCart — несколько дополнительных опций
• Усовершенствованная услуга по сборке печатных плат от PCBCart — от 1 штуки