無線周波数回路と電磁両立性のための PCB 設計

通信技術の発展に伴い、携帯電話、Bluetooth 製品などの無線 RF 回路の用途が徐々に広がり、RF 回路は電波伝搬のコア技術となっています。しかし、近年、4G が徐々に普及し、データの転送順序が明らかに増加しているため、RF 回路の PCB 設計に課題が生じています。結局のところ、RF 回路によって転送される信号の数は、毎日数百倍に増えています。さらに、RF 回路は主に小型で携帯性に優れた携帯機器に適用されるため、回路全体の基本的な要件は、小容量、均一で合理的なルーティング、およびマイクロコンポーネント間の非干渉にあります。とはいえ、携帯電話内部の部品間で電磁干渉が発生することは避けられないようです。心配しないで。いくつかの操作を適用して、電磁干渉による影響を効果的に減らすことができます。この記事では、RF 回路用の合理的な PCB 設計について説明します。この設計の特徴には、小さな体積と明らかな干渉防止機能が含まれます。

基材の選択

一部の IC (集積回路) は基板上に実装されるため、電子部品を搭載するテンプレートとして、最初に RF 回路に適した基板をピックアップする必要があります。基板材料の選択に関して、考慮すべき最初の要素には、誘電率、誘電損失、および熱膨張係数が含まれます。誘電率は、回路のインピーダンスと伝送速度に大きな影響を与えるため、特に非常に高い誘電率に厳しい要件がある周波数。そのため、比較的誘電率の小さい基板材料をピックアップするのが一般的です。

PCB 設計手順

• 概略図の設計

PCB 設計の最初のステップは、コンピューターの助けを借りて完成させる必要がある回路図を設計することです。回路図設計は、すべての電子アナログ コンポーネントを含む PCB 設計ソフトウェアによって実装されます。まず、コンピュータ上で実際の回路をシミュレートして回路図を設計します。次に、回路図を対応するコンポーネントに接続する必要があります。次に、概略図に基づいて動作シミュレーションを実施し、基本的な動作の実現可能性を判断します。

• PCB 設計

回路図の設計後、PCB のパターンとサイズは、回路図に基づいて科学的に決定できます。 PCB のパターンとサイズは、システム全体が最適なパフォーマンスに達するように、位置、寸法、パターン、およびその他のパラメーターに従って最適化できます。このプロセスでは、ロケーション ホール、ビュー アイ、リファレンス ホールの位置を決定する必要があります。

必要なコンポーネントをすべて見つけます。通常のコンポーネントは、倉庫で簡単に見つけることができます。コンポーネントが倉庫にない場合は、コンポーネントを調達または製造する必要があります。 PCBCart には、クライアントが信頼できる専門的で安定したコンポーネント ソーシング システムがあります。次に、コンポーネントを配布し、それらの周りにルーティングを実装する必要があります。最後のステップは、回路の性能が要件を満たし、回路の動作が基本的に安定していることを確認するために、回路の動作を検出することです。

コンポーネント レイアウト

通常のコンポーネント レイアウトとは異なり、RF 回路のすべてのコンポーネントは回路の小規模化の結果として非常に小さいため、コンポーネント レイアウトには SMT (表面実装技術) が適用され、マイクロエレクトロニクス コンポーネントのはんだ付けには赤外線リフロー炉が適用されます。はんだ付けは RF 回路設計における重要なリンクであり、その品質は回路全体の全体的な品質に直接影響します。 RF 回路の PCB では、電子部品間で優れた電磁適合性を形成する必要があり、これは検討する価値のある最も重要な要素です。異なる電子部品間の電磁放射は、各電子部品の独立した動作に影響を与えるため、最初に干渉防止機能を備えた部品を選択する必要があります。

さらに、回路全体の動作過程において、回路内の電流は磁場の発生につながる傾向があります。したがって、RF 回路の観点からは、コンポーネント間の干渉を考慮することに加えて、回路の他の回路への電磁干渉を考慮する必要があります。巨視的な回路レイアウトは非常に重要であり、以下の基本的な回路レイアウトの原則は参照と見なすことができます。

まず、コンポーネントの配置は一列に並べる必要があります。 PCB エントリのスズ コーティング システムの方向の決定は、はんだ付けの緩みによって引き起こされる問題を軽減するために適用されます。一般に、コンポーネント間のスズはんだ付けを実装できるように、コンポーネント間の間隔は 0.5mm 以上にする必要があります。そうしないと、コンポーネント間の距離が小さいため、はんだ付けを実装できません。

第 2 に、すべてのインターフェースは PCB システムで相互に互換性がなければなりません。コンポーネント間のスムーズな接続を確保するには、コンポーネント インターフェイスの位置、寸法、および形状の両方を考慮する必要があります。回路が複雑になると、必然的に回路間の電位差が生じます。これらの差の間の小さなスペースの結果として、短絡は常に発生します。したがって、短絡の発生を避けるために、電位の高いコンポーネントを互いに近づけすぎないようにしてください。高電圧の環境では、より注意を払う必要があります。

最後に、回路構造は全体として慎重に検討する必要があり、回路は、それぞれが多くの電子部品を含む個別のモジュールに分割する必要があります。コンポーネントは、さまざまなモジュールに従って配布する必要があります。例えば、高周波増幅回路やミキサ回路は、レイアウトの過程でまとめて配置する必要があります。これにより、ワイヤループ面積が効果的に削減され、回路の消費と電磁放射が削減されます。さらに、異なるモジュール間の相互干渉を停止することができます。

ルーティング

配線は基本レイアウトの後に実装され、詳細配線と全体配線に分類されます。前者は、回路内の異なるモジュール内のルーティングを指します。詳細な配線は IC 設計で行われる場合がありますが、事前の詳細な配線はコンポーネントの調達前に完了します。場合によっては、ほんの少しの変更が必要になることもあります。

全体のルーティングとは、異なるモジュール間の相互ルーティング、または電源と各モジュール間のネットワーク ルーティングを指します。全体的なルーティングのプロセスでは、いくつかの側面を考慮する必要があります。位置の特殊性とモジュール間の距離の違いにより、多くの制限が生じます。各モジュールを点と見なし、点間の接続を決定すると、材料費を節約し、回路をシンプルかつすっきりと見せるために、配線長が最短の最適なプランが生成されます。

役立つリソース:
• PCB EMC 設計で初めての成功を保証する
• EMC 改善のための PCB 分割設計ルール
• RF およびマイクロ波 PCB 設計のガイドライン
• での後退と解決策RF PCB 設計
• PCBCart のフル機能 PCB 製造サービス - 複数の付加価値オプション
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