のデザインで PCBボード、周波数の急激な増加に伴い、低周波PCBボードとは異なる干渉が多く発生します。 さらに、周波数の増加とPCBボードの小型化と低コストの間の矛盾により、これらの干渉はますます複雑になります。

In the actual research, we can conclude that there are mainly four aspects of interference, including power supply noise, transmission line interference, coupling and electromagnetic interference (EMI). 高周波PCBのさまざまな干渉問題を分析し、実際の作業と組み合わせることで、効果的な解決策を提案します。

まず、電源ノイズ

高周波回路では、電源のノイズが高周波信号に明らかな影響を及ぼします。 Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Clean floors are just as important as clean electricity. Why? The power characteristics are shown in Figure 1. もちろん、電源には一定のインピーダンスがあり、インピーダンスは電源全体に分散しているため、電源にノイズが加わります。

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. hf回路設計では、ほとんどの場合、電源をバスとしてではなく層として設計する方がはるかに優れているため、ループは常に最小インピーダンスのパスをたどることができます。

In addition, the power board must provide a signal loop for all generated and received signals on the PCB. This minimizes the signal loop and thus reduces noise, which is often overlooked by low-frequency circuit designers.

高周波PCB設計は干渉ソリューションを発生させます

図1：電力特性

PCB設計でパワーノイズを除去する方法はいくつかあります。

1. Note the through hole on the board: the through hole requires etched openings on the power supply layer to leave space for the through hole to pass through. If the opening of the power supply layer is too large, it is bound to affect the signal loop, the signal is forced to bypass, the loop area increases, and the noise increases. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. 図2を参照してください。

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図2：バイパス信号ループの共通パス

2. The connection line needs enough ground: each signal needs to have its own proprietary signal loop, and the loop area of the signal and loop is as small as possible, that is to say, the signal and loop should be parallel.

3.分離するアナログ電源とデジタル電源：高周波デバイスは一般にデジタルノイズに非常に敏感であるため、アナログ部分とデジタル部分の信号がつまり、ループ全体の信号に配置して、ループ領域を減らすことができます。 信号ループに使用されるデジタルアナログスパンを図3に示します。

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Figure 3: Digital – analog span for signal loop

4. Avoid overlapping of separate power supplies between layers: otherwise circuit noise can easily pass through parasitic capacitive coupling.

5. Isolate sensitive components: such as PLL.

6. Place the power cable: To reduce the signal loop, place the power cable on the edge of the signal line to reduce the noise, as shown in Figure 4.

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図4：信号線の横に電源コードを配置します

Two, transmission line

PCBにはXNUMXつの可能な伝送ラインしかありません。

リボンラインとマイクロ波ラインの最大の問題は反射です。 反射は多くの問題を引き起こします。 たとえば、負荷信号は元の信号とエコー信号の重ね合わせになり、信号分析の難易度が高くなります。 反射はリターンロス（リターンロス）を引き起こし、加法性ノイズ干渉と同じくらい信号に悪影響を及ぼします。

1.信号源に反射して戻ってきた信号は、システムのノイズを増加させ、受信機がノイズと信号を区別するのをより困難にします。

2. Any reflected signal will basically degrade the signal quality and change the shape of the input signal. Generally speaking, the solution is mainly impedance matching (for example, the impedance of the interconnection should very match the impedance of the system), but sometimes the calculation of impedance is more troublesome, you can refer to some transmission line impedance calculation software. The methods of eliminating transmission line interference in PCB design are as follows:

(a) Avoid impedance discontinuity of transmission lines. 不連続インピーダンスのポイントは、直線コーナー、スルーホールなどの伝送線路の変化のポイントであり、可能な限り回避する必要があります。 方法：線の真っ直ぐな角を避けるために、可能な限り45°の角度または弧を描くように、大きな角度にすることもできます。 Use as few through holes as possible, because each through hole is an impedance discontinuity, as shown in FIG. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

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Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. パイルラインはノイズの発生源だからです。 パイルラインが短い場合は、送電線の端に接続できます。 パイルラインが長い場合、メインの送電線をソースとして使用し、大きな反射を生成するため、問題が複雑になります。 使用しないことをお勧めします。

第三に、カップリング

1. Common impedance coupling: it is a common coupling channel, that is, the interference source and the interfered device often share some conductors (such as loop power supply, bus, and common grounding), as shown in Figure 6.

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Figure 6: Common impedance coupling

In this channel, the drop back of the Ic causes a common-mode voltage in the series current loop, affecting the receiver.

2. The field common-mode coupling will cause the radiation source to cause common-mode voltages in the loop formed by the interfered circuit and on the common reference surface.

If the magnetic field is dominant, the value of the common-mode voltage generated in the series ground circuit is Vcm=-(△B/△t)* area (where △B= change in magnetic induction intensity). If it is an electromagnetic field, when its electric field value is known, its induced voltage: Vcm=(L* H *F*E)/48, the formula is suitable for L(m)=150MHz, beyond this limit, the calculation of the maximum induced voltage can be simplified as: Vcm=2* H *E.

3. Differential mode field coupling: refers to the direct radiation by wire pair or circuit board on the lead and its loop induction received. If you get as close to the two wires as possible. この結合は大幅に減少するため、XNUMX本のワイヤを撚り合わせて干渉を減らすことができます。

4. Inter-line coupling (crosstalk) can cause unwanted coupling between any line or parallel circuit, which will greatly damage the performance of the system. Its type can be divided into capacitive crosstalk and perceptual crosstalk.

The former is because the parasitic capacitance between the lines makes the noise on the noise source coupled to the noise receiving line through current injection. The latter can be thought of as the coupling of signals between the primary stages of an unwanted parasitic transformer. 誘導性クロストークのサイズは、XNUMXつのループの近接性、ループ領域のサイズ、および影響を受ける負荷のインピーダンスによって異なります。

5.電源ケーブルの結合：ACまたはDC電源ケーブルは電磁干渉によって干渉されます

Transfer to other devices.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Both types of crosstalk increase with the increase of load impedance, so the signal lines sensitive to interference caused by crosstalk should be properly terminated.

2.信号線間の距離を最大化して、容量性クロストークを効果的に低減します。 接地管理、配線間の間隔（特に信号線と接地間のジャンプ状態での絶縁のためのアクティブ信号線と接地線など）、およびリードインダクタンスの低減。

3. Capacitive crosstalk can also be effectively reduced by inserting a ground wire between adjacent signal lines, which must be connected to the formation every quarter of a wavelength.

4.賢明なクロストークの場合、ループ領域を最小限に抑え、許可されている場合はループを排除する必要があります。

5. Avoid signal sharing loops.

6.シグナルインテグリティに注意を払う：設計者は、シグナルインテグリティを解決するために溶接プロセスの終わりを実装する必要があります。 Designers using this approach can focus on the microstrip length of the shielding copper foil in order to obtain good performance of signal integrity. For systems with dense connectors in the communication structure, the designer can use a PCB as the terminal.

Four, electromagnetic interference

As the speed increases, EMI becomes more and more serious and presents in many aspects (such as electromagnetic interference at interconnects). High-speed devices are particularly sensitive to this and will receive high-speed spurious signals, while low-speed devices will ignore such spurious signals.

There are several ways to eliminate electromagnetic interference in PCB design:

1.ループを減らす：各ループはアンテナと同等であるため、ループの数、ループの面積、およびループのアンテナ効果を最小限に抑える必要があります。 Make sure the signal has only one loop path at any two points, avoid artificial loops and use the power layer whenever possible.

2. Filtering: Filtering can be used to reduce EMI on both the power line and the signal line. There are three methods: decoupling capacitor, EMI filter and magnetic element. EMI filter is shown in Figure 7.

高周波PCB設計は干渉ソリューションを発生させます

図7：フィルタータイプ

3. The shielding. 問題の長さに加えて、記事を保護する多くの議論の結果として、もはや具体的な紹介はありません。

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. PCBボードの誘電率を上げます。これにより、ボードの近くの伝送ラインなどの高周波部品が外側に放射されるのを防ぐことができます。 Increase the thickness of PCB board, minimize the thickness of microstrip line, can prevent electromagnetic line spillover, can also prevent radiation.

At this point, we can conclude that in hf PCB design, we should follow the following principles:

1. Unification and stability of power supply and ground.

2. Carefully considered wiring and proper terminations can eliminate reflections.

3. Carefully considered wiring and proper terminations can reduce capacitive and inductive crosstalk.

4. EMC要件を満たすには、ノイズ抑制が必要です。