RF PCB の EMC 設計 (2)
1. フィルタリング
1.1 電力線と制御線のフィルタリング
電子技術の発展に伴い、周波数はますます高くなり、これまで機器に影響を与えなかったノイズや鋭いパルスが機器に脅威を与える場合があります。電力線と制御線は、電磁干渉が回路に出入りする主な経路です。電力線または制御線を介して外部干渉が回路に伝達され、回路の通常動作が妨げられる可能性があります。同様に、回路内の干渉も電力線または制御線を介して外部回路に伝達され、問題が発生する可能性があります。他の機器への干渉。
(1) EM1吸収磁性ビーズ/リング、コネクタ用EMI磁性シート、表面実装型(SMT)のEMI部品で、信号線や電源線のノイズや鋭利な干渉を抑制でき、静電気を吸収する機能も備えています。この種のフィルタは、DC または低周波 (通常は数 KHz) 信号のみを通過させますが、高周波の干渉信号を大幅に減衰させるため、電子機器は電磁適合性と静電気放電に関する国内および国際規格に適合することができます。標準。
(2) シャーシまたはボックス内のユニットパーティションの入出力ラインでの EM1 フィルタリングと高周波絶縁のために、ネジ固定に貫通コンデンサを使用できます。
(3) 落雷やサージを抑制するには、応答速度が速いという利点があるサージアブソーバを使用することができ、パルス電流が部品の耐荷重を超えると自動的に切断されます。コンポーネントが損傷している場合、オープン状態になります。
(4) RF PCB の DC 電源の入口には 3 つのフィルタコンデンサが並列接続されていますが、一般にこれら 3 つのコンデンサの容量は 100 倍異なります。これら 3 つのコンデンサのそれぞれの利点を利用して、電力線の低域、中域、高域の周波数をそれぞれ除去します。例: 10uf、0.1uf、100pf。
(5) 小信号カスケードアンプへの電源供給には同一グループの電源を使用し、最終段から順に前段に電源を供給することを推奨します。また、パワーフィルタリングの各レベルには、少なくとも 2 つのコンデンサ (0.1uf、100pf) があります。信号周波数が 1GHz を超える場合は、自己共振周波数が高く、電源ピンの最も近くに 10pf のフィルタ コンデンサを追加する必要があります。
図に示すように、電源は最初に C107 からステージに入り、C96 と C154 はステージ アンプのフィルター コンデンサーであり、C96 はステージ電源 R108 の電源ピンの近くにあり、C94 と C228 はフィルターです。プリアンプのコンデンサ、C94 はステージ電源 R104 の電源ピンの近くにあります。
(6) 電源配線時は、電源ラインを介した各ユニット間の干渉を防ぐため、デカップリングやフィルタリングに注意し、電源ライン同士を絶縁してください。
(7) パワーアンプモジュールのパワーフィルタコンデンサは、少なくとも 3 つのコンポーネント (10uf、0.luf、100pf) を持ち、関連するピンの近くに配置する必要があり、高周波小容量コンデンサ 100pf が最も近くにあります。信号周波数が 1GHz より高い場合は、10pf のフィルタ コンデンサを追加する必要があります。
1.2 周波数シンセサイザーのデータ ライン、クロック ライン、およびイネーブル ラインのフィルタリング
周波数シンセサイザーのデータ ライン、クロック ライン、イネーブル ラインは RF PCB の重要な信号ラインであり、デジタル PCB の設計ルールに従うことに加えて、次の点にも注意する必要があります。
(1) データ、クロック、イネーブル ラインに他の信号が存在しないように絶縁対策を強化します。シールド キャビティの外側から PCB に接続されたデータ、クロック、およびイネーブル ラインは、シールド壁に取り付けられたコアスルー コンデンサを通過する必要があります。もう 1 つの簡単な方法は、データ、クロック、およびイネーブル ラインに RC ローパス フィルターを追加することです。写真が示すように。もちろん、抵抗とコンデンサの値は、正しいプログラミングのタイミングを確保する必要があります。
(2) データ、クロック、およびイネーブル ラインは、デジタル周波数シンセサイザー チップ、水晶、水晶発振器、変圧器、フォトカプラ、および電源モジュールの底面層に配線することはできません。
(3) データ、クロック、イネーブル線は、同層または隣接層のアナログ信号線と交差しないようにしてください。
2. 接地
2.1 接地の分類
理想的なグランド プレーンは、干渉信号レベルが電圧降下なく通過するゼロ電位の物理体です。実際の接地面では、2 つの接地点間に数マイクロボルト以上の電位差が生じることがあります。
設計者は、敏感な回路または機器の接地点として接地面上の低レベルの点を見つけるために、接地電位の分布を考慮および分析する必要があります。
一般的に使用される接地方法は、浮体接地、一点接地、多点接地、混合接地です。
(1) フローティンググランドの目的は、回路（または機器）を、循環電流の原因となる共通グランドや共通線から絶縁することであり、静電気の蓄積による影響を排除するために、回路（または機器）を接続する必要があります。機器とアース間の大きな抵抗値、ブリーダ抵抗。
(2) 回路が低周波数で動作する場合 (つまり、接地線の長さが動作周波数の 2/20 未満である場合)、一般に 1 点接地が使用されます。接地線が 0.152 より大きい場合、多点接地が使用されます。
(4) 動作周波数範囲が広い回路の場合は、ハイブリッド接地の使用を検討してください。
(5) 高周波回路の接地は、接地線をできるだけ短くするか、広い面積で接地することが求められます。
2.2 大面積接地
グランドプレーンのインピーダンスを低減し、良好な接地効果を実現するには、次の規則に従う必要があります:
(1)、RF PCB の接地には広い接地面積が必要です;
(2)、マイクロストリップ内プリント回路の底面はグランドプレーンであり、完全なグランドプレーンであることを確保する必要があります;
(3) 表皮効果の存在により、グランドプレーンは導電性の良い金メッキまたは銀メッキを施し、ノイズを低減する必要があります。アース線のインピーダンス: (4) 締め付けネジを使用してアース線とシールド キャビティをしっかりと固定します。
2.3 近くの接地のグループ化
回路の構造分布と電流の大きさに応じて、回路全体をN個のグループに分割し、回路の各グループを接地してループを形成し、各グループのフィルタコンデンサの方向を調整する必要があります。グランドループ。
接地線は短く真っ直ぐにし、交差させたり、重ねたりしないでください。共通接地インピーダンスによって生成される干渉を軽減します。
2.4 RF デバイスの接地
表面実装型 RF デバイスおよびフィルタ コンデンサを接地する必要がある場合、デバイスの接地インダクタンスを低減するには、次のことが必要です: (I)、各パッドには接地
銅線に接続された少なくとも 2 つのフェイスプレート フィートが必要です。プロセスにより、接地への完全な接触が可能になります。
(2) 少なくとも 2 つのメタライズド ビアを使用して、デバイス ピンの近くを接地します。
（３）ビアホールの直径を大きくし、複数のビアホールを並列に接続する。
(4) 一部のコンポーネントの底部は接地された金属シェルであり、コンポーネントの投影領域にいくつかの接地穴を追加する必要があり、表層の投影領域に緑色の油はありません。
2.5 接地時の注意点
(1) プロセスが許容することを前提として、パッドの端とビアホールパッドの端の距離を短くする; プロセスが許容することを前提として、大きなグランドパッドは少なくとも 6 つのグランドで直接覆う必要があるビア; (2) )、(3)、接地線を一定の距離に延ばす必要がある場合、アンテナ効果による信号放射を防ぐために、接地線の長さは I/20 を超えないように短くする必要があります。 (4)、特別な目的を除いて、孤立した銅皮膜があってはならず
、銅皮膜上に接地ビアホールを追加する必要があります;
(5)、接地銅皮膜のオープン端子からの突出は禁止されています。オープン端子のグランド ビア ホール: (6)、入力および出力 RF ケーブル シールド層、PCB 上のはんだ付けポイントは、トレースの端の周囲のグランド銅皮膜上にあり、はんだ付けポイントには 6 以上の穴が必要です。 RF 信号接地の連続性を確保するための接地用ビア (7)、マイクロストリップ
プリント回路の端子にある 1 つの接地穴の直径は、マイクロストリップ ラインの幅より大きくなければなりません。そうでない場合、端子は次の方法で接地されます。多数の小さな穴が密に列をなして分布しています。
2.6 グランドプレーンの分布
RF 両面 PCB、上層は信号層、下層はグランドプレーンです。非接地ビアホールがない場合は、底面全体を緑色にせず、接地インピーダンスをさらに下げるために基板全体をシールドキャビティの底面に取り付ける必要があります。
RF 4 層 PCB、最上層は信号層、2 層目と 4 層目はグランド プレーン、3 層目は電源線と制御線に使用されます。特殊な場合には、一部の RF 信号線を 3 層目に配線する必要がありますが、ビアが信号に影響を与えるという欠点があり、また、テスト結果によれば、ストリップラインの平坦性が劣ります。各層には地面で覆われた広い領域があります。
機器の複雑化と小型化に伴い、6 層や 8 層など、より多くの RF PCB 層が登場し、HDI (高密度相互接続) テクノロジーで製造される RF PCB も登場しています。