RF回路PCB設計

通信技術の発展に伴い、携帯無線機 高周波回路基板 無線ポケットベル、携帯電話、無線PDAなどの技術がますます広く使用されており、無線周波数回路の性能は製品全体の品質に直接影響します。これらのハンドヘルド製品の最大の特徴のXNUMXつは小型化であり、小型化はコンポーネントの密度が非常に高いことを意味し、コンポーネント（SMD、SMC、ベアチップなどを含む）が互いに非常に目立つように干渉します。電磁干渉信号を適切に処理しないと、回路システム全体が正常に動作しない場合があります。したがって、電磁干渉を防止および抑制し、電磁両立性を改善する方法は、RF回路PCBの設計において非常に重要なトピックになっています。同じ回路、異なるPCB設計構造、その性能指数は大きく異なります。このペーパーでは、Protel99 SEソフトウェアを使用してパーム製品のRF回路PCBを設計するときに、回路のパフォーマンスを最大化して電磁両立性要件を達成する方法について説明します。

1.プレートの選択

プリント回路基板の基板には、有機および無機のカテゴリが含まれます。基板の最も重要な特性は、誘電率εR、誘電正接（または誘電損失）Tanδ、熱膨張係数CET、および吸湿です。 εRは回路インピーダンスと信号伝送速度に影響を与えます。高周波回路の場合、誘電率公差が最初に考慮すべきより重要な要素であり、誘電率公差が低い基板を選択する必要があります。

2.PCB設計プロセス

Protel99SEソフトウェアはProtel98や他のソフトウェアとは異なるため、Protel99SEソフトウェアによるPCB設計のプロセスについて簡単に説明します。

①Protel99SEは、Windows 99で暗黙的に使用されるPROJECTデータベースモード管理を採用しているため、最初にデータベースファイルを設定して、設計された回路概略図とPCBレイアウトを管理する必要があります。

②概略図の設計。ネットワーク接続を実現するには、使用するすべてのコンポーネントが、主要な設計の前にコンポーネントライブラリに存在している必要があります。それ以外の場合は、必要なコンポーネントをSCHLIBで作成し、ライブラリファイルに保存する必要があります。次に、コンポーネントライブラリから必要なコンポーネントを呼び出し、設計された回路図に従ってそれらを接続するだけです。

③回路設計が完了したら、PCB設計で使用するネットワークテーブルを作成できます。

④PCBデザイン。 A.CBの形状とサイズの決定。 PCBの形状とサイズは、製品内のPCBの位置、スペースのサイズと形状、および他の部品との連携によって決定されます。 MECHANICALLAYERのPLACETRACKコマンドを使用して、PCBの形状を描画します。 B. SMT要件に従って、PCBに位置決め穴、目、および基準点を作成します。 C.コンポーネントの製造。コンポーネントライブラリに存在しない特別なコンポーネントを使用する必要がある場合は、レイアウトする前にコンポーネントを作成する必要があります。 Protel99SEでコンポーネントを作成するプロセスは比較的簡単です。「DESIGN」メニューの「MAKELIBRARY」コマンドを選択してCOMPONENT作成ウィンドウに入り、「TOOL」メニューの「NEWCOMPONENT」コマンドを選択してコンポーネントを設計します。このとき、対応するPADを特定の位置に描画し、必要なPAD（PADの形状、サイズ、内径、角度などを含む）に編集し、PADの対応するピン名をマークします。実際の部品の形状や大きさに応じて、PLACEPADなどのコマンドでTOPLAYER。次に、PLACE TRACKコマンドを使用して、TOP OVERLAYERでコンポーネントの最大の外観を描画し、コンポーネント名を選択して、コンポーネントライブラリに保存します。 D.コンポーネントが作成された後、レイアウトと配線を実行する必要があります。これらのXNUMXつの部分については、以下で詳しく説明します。 E.上記の手順が完了した後に確認してください。これには、回路原理の検査が含まれる一方で、相互のマッチングと組み立てをチェックする必要があります。回路原理はネットワークで手動または自動で確認できます（回路図で形成されたネットワークとPCBで形成されたネットワークを比較できます）。 F.確認後、ファイルをアーカイブして出力します。 Protel99 SEでは、FILEオプションでEXPORTコマンドを実行して、FILEを指定されたパスとFILEに保存する必要があります（IMPORTコマンドはファイルをProtel99 SEにインポートすることです）。注：Protel99SEの「ファイル」オプションの「名前を付けてコピーを保存…」コマンドの実行後、選択したファイル名はWindows 98に表示されないため、ファイルはリソースマネージャーに表示されません。これは、Protel98の「SAVEAS…」とは異なります。まったく同じようには機能しません。

3.コンポーネントのレイアウト

SMTは一般に赤外線炉熱流溶接を使用してコンポーネントを溶接するため、コンポーネントのレイアウトははんだ接合の品質に影響を与え、次に製品の歩留まりに影響を与えます。 rf回路のPCB設計の場合、電磁両立性では、各回路モジュールが可能な限り電磁放射を生成せず、電磁干渉に抵抗する特定の能力を備えている必要があります。したがって、コンポーネントのレイアウトは、回路自体の干渉および干渉防止能力にも直接影響します。これは、設計された回路のパフォーマンスにも直接関係します。したがって、RF回路PCBの設計では、通常のPCB設計のレイアウトに加えて、RF回路のさまざまな部分間の干渉を減らす方法、回路自体の他の回路への干渉を減らす方法、および回路自体の干渉防止能力。経験によれば、RF回路の効果は、RF回路基板自体の性能指標だけでなく、CPU処理基板との相互作用にも大きく依存します。したがって、PCB設計では、合理的なレイアウトが特に重要です。

一般的なレイアウトの原則：コンポーネントは可能な限り同じ方向に配置する必要があり、錫溶融システムに入るPCBの方向を選択することで、溶接不良現象を低減または回避することもできます。経験によれば、スズ溶融部品の要件を満たすには、部品間のスペースを少なくとも0.5mmにする必要があります。 PCBボードのスペースが許せば、コンポーネント間のスペースはできるだけ広くする必要があります。ダブルパネルの場合、片面はSMDおよびSMCコンポーネント用に設計する必要があり、もう片面はディスクリートコンポーネント用です。

レイアウトに関する注意：

*最初に、他のPCBボードまたはシステムとのPCB上のインターフェイスコンポーネントの位置を決定し、インターフェイスコンポーネントの調整（コンポーネントの方向など）に注意します。

※ハンドヘルド製品は数量が少ないため、部品がコンパクトに配置されているため、部品が大きい場合は、適切な場所を決定し、相互の調整の問題を考慮する必要があります。

*慎重な分析回路構造、回路ブロック処理（高周波増幅回路、混合回路、復調回路など）、可能な限り大電流信号と弱電流信号を分離し、デジタル信号回路とアナログ信号を分離する回路は、回路の同じ機能を完了し、特定の範囲に配置する必要があります。これにより、信号ループ領域が減少します。回路の各部分のフィルタリングネットワークを近くに接続して、回路の干渉防止能力に応じて、放射を減らすだけでなく、干渉の可能性も減らすことができるようにする必要があります。

*使用中の電磁両立性に対する感度に従ってセル回路をグループ化します。干渉に対して脆弱な回路のコンポーネントは、干渉源（データ処理ボード上のCPUからの干渉など）も回避する必要があります。

4.配線

コンポーネントが配置された後、配線を開始できます。配線の基本原理は、組立密度の条件の下で、可能な限り低密度の配線設計を選択し、信号配線を可能な限り太く、細くすることです。これにより、インピーダンス整合が容易になります。

rf回路の場合、信号線の方向、幅、および線間隔の不合理な設計により、信号信号伝送線間の干渉が発生する可能性があります。さらに、システム電源自体にもノイズ干渉が存在するため、RF回路の設計ではPCBを包括的かつ合理的な配線と見なす必要があります。

配線するときは、PCBボードの製造中に断線を引き起こしたり、隠れた危険を冒したりしないように、すべての配線をPCBボードの境界から遠ざける必要があります（約2mm）。ループの抵抗を減らすために、電力線はできるだけ広くする必要があります。同時に、電力線と接地線の方向は、干渉防止能力を向上させるためにデータ伝送の方向と一致している必要があります。信号線はできるだけ短くし、穴の数をできるだけ減らす必要があります。コンポーネント間の接続が短いほど、パラメータの分布と相互の電磁干渉を減らすことができます。互換性のない信号線の場合は、互いに遠く離れている必要があり、平行線を避け、相互の垂直信号線の適用の正の両側にあるようにしてください。コーナーアドレスが必要な配線は、必要に応じて135°の角度にする必要があります。直角に回さないでください。

パッドに直接接続されているラインは幅が広すぎないようにし、短絡を避けるために、ラインは切断されたコンポーネントから可能な限り離してください。コンポーネントに穴を開けないでください。また、仮想溶接、連続溶接、短絡、およびその他の生産中の現象を回避するために、切断されたコンポーネントから可能な限り離してください。

rf回路のPCB設計では、電力線とアース線の正しい配線が特に重要であり、合理的な設計が電磁干渉を克服するための最も重要な手段です。 PCB上の非常に多くの干渉源は、電源とアース線によって生成されますが、その中でアース線が最もノイズ干渉を引き起こします。

アース線が電磁干渉を起こしやすい主な理由は、アース線のインピーダンスです。電流がグランドを流れると、グランドに電圧が発生し、グランドループ電流が発生して、グランドのループ干渉が発生します。複数の回路がXNUMX本のアース線を共有すると、共通のインピーダンス結合が発生し、アースノイズと呼ばれるものが発生します。したがって、RF回路PCBのアース線を配線するときは、次のようにします。

*まず、回路はブロックに分割され、rf回路は基本的に高周波増幅、混合、復調、局所振動などの部分に分割され、各回路モジュール回路の接地に共通の電位基準点を提供します。信号は、異なる回路モジュール間で送信できます。次に、RF回路PCBがグランドに接続されているポイントで要約されます。つまり、メイングラウンドで要約されます。基準点がXNUMXつしかないため、共通のインピーダンス結合がなく、相互干渉の問題もありません。

※デジタルエリアとアナログエリアは可能な限りアース線で絶縁し、デジタルアースとアナログアースを分離して、最終的に電源アースに接続します。

*回路の各部分のアース線は、一点接地の原理にも注意を払い、信号ループ領域を最小限に抑え、対応するフィルタ回路のアドレスを近くに配置する必要があります。

*スペースが許せば、相互の信号結合効果を防ぐために、各モジュールをアース線で分離することをお勧めします。

5。結論

RF PCB設計の鍵は、放射能力を低減する方法と干渉防止能力を向上させる方法にあります。合理的なレイアウトと配線は、RFPCBの設計を保証します。このホワイトペーパーで説明する方法は、RF回路PCB設計の信頼性を向上させ、電磁干渉の問題を解決し、電磁両立性の目的を達成するのに役立ちます。