HF-Leiterplatte

Was ist eine HF-Leiterplatte?

PCB RF bedeutet Radiofrequenz mit sehr hochfrequentem Signal.Schauen Sie sich die Leistungsanforderungen der Leiterplatte an. Es kann sich um gewöhnliche FR4-Epoxidglasfasern oder um ein spezielles Mikrowellensubstrat wie Teflon handeln.

Was ist der Standard von HF-Leiterplatten?

1. Beim Design von HF-Leiterplatten mit geringem Stromverbrauch wird hauptsächlich das Standard-FR4-Material (gute Isolationseigenschaften, einheitliches Material, Dielektrizitätskonstante ε=4, 10 %) verwendet.

2. In der PCB RF sollten die verschiedenen Komponenten dicht angeordnet sein, um die kürzeste Verbindung zwischen den verschiedenen Komponenten zu gewährleisten.

3. Bei einer Mixed-Signal-Leiterplatte sollten der HF-Teil und der analoge Teil weit vom digitalen Teil entfernt sein (dieser Abstand beträgt normalerweise mehr als 2 cm, mindestens 1 cm), und die Erdung des digitalen Teils sollte von der Erdung getrennt sein HF-Teil.

4. Wenn Sie Komponenten auswählen, die in Hochfrequenzumgebungen arbeiten, verwenden Sie möglichst oberflächenmontierte Geräte.Dies liegt daran, dass das oberflächenmontierte Element im Allgemeinen klein ist und der Stift des Elements sehr kurz ist.

Was sind die wichtigsten Punkte beim HF-Board-Design?

1. Arten von Mikrovia

Die Schaltkreise unterschiedlicher Art auf der Hochfrequenzplatine müssen getrennt sein, aber unter optimalen Bedingungen ohne elektromagnetische Störungen verbunden werden, was den Einsatz von Microvia erfordert.Normalerweise beträgt der Durchmesser der Mikrolöcher 0,05 mm bis 0,20 mm, und diese Löcher werden im Allgemeinen in drei Kategorien unterteilt, nämlich Blind Via, Buried Via und Through Via.Sacklöcher befinden sich auf der Ober- und Unterseite der Leiterplatte und haben eine bestimmte Tiefe für die Verbindung des Oberflächenstromkreises und des darunter liegenden Innenstromkreises, wobei die Tiefe der Löcher normalerweise ein bestimmtes Verhältnis (Öffnung) nicht überschreitet.Das vergrabene Loch bezieht sich auf das Verbindungsloch, das sich in der Innenschicht der Leiterplatte befindet und nicht bis zur Oberfläche der Platine reicht.Die beiden oben genannten Arten von Löchern befinden sich in der inneren Schicht der Platte, die durch den Prozess der Bildung von Durchgangslöchern vor dem Laminieren vervollständigt wird, und mehrere innere Schichten können sich während der Bildung des Durchgangslochs überlappen.Der dritte Typ, Durchgangslöcher genannt, verläuft durch die gesamte Leiterplatte und kann für interne Verbindungen oder als Klebepositionierungslöcher für Komponenten verwendet werden.

2. Verwenden Sie Partitionierungstechniken

Beim Entwurf von HF-Leiterplatten sollten der Hochleistungs-HF-Verstärker (HPA) und der rauscharme Verstärker (LNA) so weit wie möglich isoliert werden, vereinfacht gesagt, um den Hochleistungs-HF-Sendeschaltkreis vom rauscharmen Empfangsschaltkreis fernzuhalten .Dies ist problemlos möglich, wenn auf der HF-Leiterplatte viel Platz vorhanden ist.Wenn jedoch viele Komponenten vorhanden sind, wird der Platz auf der Leiterplatte normalerweise klein, sodass dies schwierig zu erreichen ist.Sie können sie auf beiden Seiten der PCB-HF-Platine anbringen oder sie abwechselnd statt gleichzeitig arbeiten lassen.Hochleistungsschaltkreise können manchmal auch HF-Puffer (Puffer) und spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCO) umfassen.

Die Design-Partitionierung kann in physische Partitionierung und elektrische Partitionierung unterteilt werden.Bei der physischen Aufteilung geht es vor allem um die Anordnung, Ausrichtung und Abschirmung der Komponenten.Elektrische Trennwände können weiterhin in Stromverteilung, HF-Verkabelung, empfindliche Schaltkreise und Signale sowie Erde unterteilt werden.

3. Physische Partitionierung

Das Komponentenlayout ist der Schlüssel zum Erreichen eines guten HF-Designs. Die effektivste Technik besteht darin, die Komponente zunächst auf dem HF-Pfad zu befestigen und ihre Ausrichtung anzupassen, um die Länge des HF-Pfads zu minimieren.Und halten Sie den HF-Eingang vom HF-Ausgang und so weit wie möglich von Hochleistungsschaltkreisen und rauscharmen Schaltkreisen entfernt.

Der effizienteste Weg, die Platine zu stapeln, besteht darin, die Haupterdung in der zweiten Schicht unterhalb der Oberflächenschicht anzuordnen und den HF-Schaltkreis so weit wie möglich auf der Oberflächenschicht zu platzieren.Die Minimierung der Durchgangslochgröße im HF-Pfad verringert nicht nur die Pfadinduktivität, sondern auch die virtuellen Lötstellen auf der Haupterde und verringert die Wahrscheinlichkeit, dass HF-Energie in andere Bereiche innerhalb des Laminats gelangt.

Im physischen Raum reichen lineare Schaltkreise wie mehrstufige Verstärker normalerweise aus, um mehrere HF-Bereiche voneinander zu isolieren, aber bei Duplexern, Mischern und ZF-Verstärkern stören sich immer mehrere HF-/ZF-Signale gegenseitig, daher muss darauf geachtet werden, diesen Effekt zu minimieren .HF- und ZF-Schaltkreise sollten so weit wie möglich gekreuzt werden und ein Erdungsbereich sollte so weit wie möglich zwischen ihnen getrennt werden.Der richtige HF-Pfad ist für die Leistung der gesamten Leiterplatte sehr wichtig, weshalb das Komponentenlayout beim Leiterplattendesign für Mobiltelefone normalerweise den größten Teil der Zeit einnimmt.

Auf einer HF-Leiterplatte für Mobiltelefone ist es normalerweise möglich, die rauscharme Verstärkerschaltung auf einer Seite der HF-Leiterplatte und den Hochleistungsverstärker auf der anderen Seite zu platzieren und diese schließlich an ein Ende der HF-Antenne anzuschließen das andere Ende des Basisbandprozessors auf derselben Seite mittels eines Diplexers.Dazu sind einige Tricks erforderlich, um sicherzustellen, dass HF-Energie nicht durch Löcher von einer Seite der Platine auf die andere übertragen wird. Eine gängige Technik besteht darin, Sacklöcher auf beiden Seiten zu verwenden.Die nachteiligen Auswirkungen von Durchgangslöchern können minimiert werden, indem Sacklöcher in Bereichen angeordnet werden, in denen beide Seiten der HF-Leiterplatte keinen HF-Störungen ausgesetzt sind.

4. Metallschild

Manchmal ist es nicht möglich, eine ausreichende Trennung zwischen mehreren Schaltungsblöcken aufrechtzuerhalten. In diesem Fall muss die Verwendung von Metallabschirmungen zur Abschirmung der HF-Energie im HF-Bereich in Betracht gezogen werden. Metallabschirmungen haben jedoch auch Nebenwirkungen, wie z. B. hohe Herstellungs- und Montagekosten .

Bei einer Metallabschirmung mit unregelmäßiger Form ist es für Hersteller von HF-Leiterplatten schwierig, eine hohe Präzision zu gewährleisten, und die rechteckige oder quadratische Metallabschirmung schränkt die Anordnung der Komponenten ein.Die Metallabschirmung ist nicht förderlich für den Komponentenaustausch und die Fehlerverlagerung.Da die Metallabschirmung mit der Erdungsoberfläche verschweißt und in einem angemessenen Abstand zu den Komponenten gehalten werden muss, nimmt sie wertvollen Platz auf der HF-Leiterplatte ein.

Es ist sehr wichtig, die Integrität der Metallabschirmung so weit wie möglich sicherzustellen, daher sollte der digitale Signalkreis so weit wie möglich in die Metallabschirmung hineinreichen, und es ist am besten, die nächste Schicht der Signalkreisschicht als Masse festzulegen Schicht.Der HF-Signalkreis kann von der Verdrahtungsschicht des kleinen Spalts an der Unterseite der Metallabschirmung und dem Erdungsspalt ausgehen, der Spalt sollte jedoch so weit wie möglich von einer großen Erdungsfläche umgeben sein und die Erdung auf dem anderen Signal ermöglichen Schichten können durch mehrere Löcher verbunden werden.Trotz dieser Nachteile sind Metallabschirmungen immer noch sehr effektiv und oft die einzige Lösung zur Isolierung kritischer Schaltkreise.

5. Stromentkopplungsschaltung

Eine ordnungsgemäße und effektive Chip-Entkopplungsschaltung ist ebenfalls sehr wichtig.Viele HF-Chips mit integrierter linearer Verdrahtung reagieren sehr empfindlich auf Störungen der Stromversorgung und benötigen typischerweise bis zu vier Kondensatoren und eine isolierte Induktivität pro Chip, um alle Störungen der Stromversorgung herauszufiltern.

Die rasante Entwicklung integrierter HF-Schaltkreise bietet Ingenieuren, die sich mit allen Arten der drahtlosen Kommunikation befassen, umfassende Perspektiven.Wenn das Erdungskabel des HF-Stromkreises nicht ordnungsgemäß gehandhabt wird, können seltsame Phänomene auftreten.Beim Entwurf digitaler Schaltungen funktionieren die meisten Funktionen digitaler Schaltungen auch ohne Erdungsschicht gut.Im HF-Band wirkt selbst ein kurzes Erdungskabel wie eine Induktivität.