Diseño EMC de PCB RF (3)
1. Cableado
1.1 Control de impedancia
La impedancia de las señales de la placa de circuito impreso está relacionada con la constante dieléctrica de la placa, la estructura de la placa de circuito impreso, el ancho de línea, etc. En general, las trazas de la señal de RF deben enrutarse en la capa superficial tanto como sea posible. En algunos casos, la capa interna se puede enrutar. La más común es la línea de tira en la tercera capa, y la impedancia es de 50 ohmios. La siguiente tabla enumera los parámetros controlados por la impedancia (50) de una PCB típica diseñada previamente, y estos datos se pueden aplicar directamente a la PCB recién diseñada:
2.2 Esquina
Si las trazas de la señal de RF se ejecutan en ángulo recto, el ancho de línea efectivo en la esquina aumentará y la impedancia disminuirá, lo que provocará reflejos. Por lo tanto, para manejar las esquinas, existen dos métodos de esquina:
Esquinas achaflanadas y redondeadas.
El chaflán es adecuado para chaflanes curvos relativamente pequeños, como se muestra en la figura. La frecuencia aplicable de biselado es de hasta 10 GHz.
El radio de la esquina del arco debe ser lo suficientemente grande, en términos generales, para garantizar: R>3W. como muestra la imagen.
1.3 Cableado microcinta
La señal de RF se transporta en la capa superior de la PCB, y la capa plana debajo de la señal de RF debe ser un plano de tierra completo para formar una estructura de línea de microcinta. Como se muestra en la Figura 9. Para garantizar la integridad estructural de la línea de microcinta, se debe hacer lo siguiente:
(1) Los bordes a ambos lados de la línea de microcinta deben tener al menos 3W de ancho desde el borde del plano de tierra.
(2), y dentro del rango de 3w, no debe haber vías no puestas a tierra.
(3) Está prohibido que las señales de RF crucen el espacio del plano de tierra en la segunda capa.
(4) El borde de la línea de microcinta se extiende a ambos lados a lo largo del campo eléctrico, y se debe agregar una lámina de cobre a tierra entre las líneas de microcinta desacopladas, y se debe agregar un orificio de conexión a tierra en la lámina de cobre a tierra. (5) La distancia desde la línea de microcinta hasta la pared de blindaje debe mantenerse por encima de 2W. (A: ancho de línea)
1.4 Acoplador de línea Microstrip
A menudo se utiliza para detectar la fuerza y la onda estacionaria de señales de alta potencia. Si los requisitos no son altos y el grado de acoplamiento es superior a 20dB, se pueden usar dos trazas de PCB cercanas para hacer un acoplador de microcinta, como se muestra en la Figura 10(a). Cuando se requiere direccionalidad, la longitud de acoplamiento L es:
L=in/4
W es el ancho de la línea de acoplamiento y, por lo general, se debe garantizar que la impedancia de la línea microstrip sea de 50.
Divisor de potencia de 1,5 microstrip
En el caso de requisitos bajos, las trazas de PCB se pueden usar para hacer un divisor de potencia de línea microstrip. Como se muestra en la Figura 10(b). Es necesario asegurarse de que la impedancia cumpla con los siguientes requisitos:
Z = 502
Z = 212 Z = 70.7
La distancia de cableado LBc desde el punto de combinación de potencia B hasta el punto de resistencia C debe cumplir con la siguiente fórmula: LBc = entrada/4 La
resistencia el valor de la resistencia es 1002.
1.6 Componentes básicos de la línea microstrip
(1), segmento de línea Microstrip (a) El elemento de circuito equivalente se puede expresar como (d) jwL = jZosin 0jwC = j(1/Zo)tg(0/2) La impedancia característica Zo de la línea microstrip es relativamente alta
, y el segmento de línea microstrip Tiene el efecto de la inductancia en serie; la impedancia característica de la línea microstrip ancha es baja, lo que equivale a la capacitancia paralela.
(2) El elemento de circuito equivalente de la rama de circuito abierto en paralelo microstrip (b) es (e)Zop = -j(1/Zo)ctg0op cuando la longitud de la línea de ramal es 0. ,<90°, es decir, cuando la longitud mecánica es inferior a g/4, equivale a la reactancia inductiva.
(3) El elemento de circuito equivalente de la rama de cortocircuito en paralelo microstrip © es (f)
Zsh = j(1/Zo)tg0sh
Cuando la longitud del ramal es de 0,<90°, el ramal paralelo de cortocircuito es equivalente a la reactancia inductiva paralela: 0. Cuando >90°, es equivalente a la reactancia capacitiva. Con estos tres componentes de microcinta, se pueden formar varios circuitos de microcinta con varios cambios. Estos circuitos microstrip tienen un cierto efecto de filtrado. El componente microstrip más utilizado es la línea microstrip /4, y a continuación se menciona un ejemplo de aplicación.
Dos puntos separados por un cuarto de longitud de onda (90°) de una onda sinusoidal periódica tienen una influencia mínima entre sí.
Cuando un extremo de la línea microstrip de entrada /4 está conectado a tierra directamente, o conectado a tierra a través de un condensador de filtro de alta frecuencia (como 100pF), es decir, cuando un extremo está conectado a tierra de CA, el otro extremo es equivalente a un circuito abierto de CA, que tiene un efecto inductivo en una señal cuya longitud de línea es igual a 2/4, su aplicación típica es el circuito de polarización y fuente de alimentación del tubo amplificador de señal pequeña o tubo amplificador de potencia, como se muestra en la figura.
Los puntos clave del diseño de PCB son los siguientes:
(1) La longitud de la traza de polarización en el extremo de salida del tubo amplificador de potencia es I/4, que es la distancia desde el condensador de filtro de alta frecuencia más cercano a la traza de la señal o la piel de cobre a juego.
(2) La longitud de la traza de compensación en el extremo de entrada del tubo del amplificador de potencia es λ/4, que es la distancia desde el condensador de filtro de alta frecuencia más cercano hasta la traza de la señal o la piel de cobre correspondiente.
(3) Los condensadores de filtro combinados conectados en paralelo deben organizarse juntos y se debe prestar atención al orden de disposición, como se muestra en la Figura 12. El cable de alta impedancia que ingresa a /4 debe extraerse directamente del pin del capacitor del filtro de alta frecuencia.
1.7 Enrutamiento de línea de banda
Algunas señales de radiofrecuencia deben pasar a través de la capa intermedia de la PCB, la forma más común es ir desde la tercera capa, y la segunda y cuarta capas deben ser un plano de tierra completo, es decir, una estructura de línea de banda excéntrica. como muestra la imagen. Para asegurar la integridad estructural de la línea de banda. debe hacer:
(1) Los bordes a ambos lados de la franja deben tener al menos 3W de ancho desde el borde del plano de tierra.
(2), y dentro del rango de 3W, no debe haber vías no puestas a tierra.
(3) Está prohibido que el enrutamiento de la señal de RF cruce el espacio del plano de tierra de la segunda o cuarta capa.
1.8 Ambos lados de las señales de RF están cubiertos con cobre molido
Se requiere que la distancia entre la piel de cobre a tierra y los rastros de la señal sea ≥1,5 W, y se agreguen orificios para cables de tierra al borde de la piel de cobre a tierra.
El borde de la piel de cobre del cable de tierra debe ser suave y plano, y no se permiten rebabas afiladas; excepto para fines especiales, está prohibido que sobresalgan los extremos del cable en exceso del enrutamiento de la señal de RF.
2. Otras consideraciones de diseño
Agregue caracteres "RF" en la pantalla de seda para el procesamiento de PCB y la inspección de la placa terminada, de acuerdo con los requisitos especiales de RF PCB.
Debido a la alta frecuencia de funcionamiento de los dispositivos de RF, la entrada interna del dispositivo no puede protegerse directamente con un circuito de protección, que es más susceptible a la descarga electrostática que otros dispositivos. La marca debe agregarse a la pantalla de seda.