Diseño de PCB para circuitos de radiofrecuencia y compatibilidad electromagnética

El desarrollo de la tecnología de la comunicación ha sido testigo de aplicaciones gradualmente amplias del circuito de radiofrecuencia (RF) inalámbrico, como en los campos de los teléfonos móviles, los productos Bluetooth y el circuito de RF ha sido la tecnología central de la propagación de radio. Sin embargo, en los últimos años, el predominio gradual de 4G y el aumento evidente en términos del orden de magnitud de la transferencia de datos plantean desafíos para el diseño de PCB del circuito de RF. Después de todo, la cantidad de señales transferidas por el circuito de RF aumenta cientos de veces cada día. Además, dado que el circuito de RF se aplica principalmente en dispositivos portátiles que tienen atributos de pequeña escala y portabilidad, el requisito básico de todo el circuito radica en un enrutamiento de pequeño volumen, uniforme y razonable y sin interferencias entre los microcomponentes. Sin embargo, parece inevitable que se produzcan interferencias electromagnéticas entre los componentes del interior de los teléfonos móviles. No te preocupes. Se pueden aplicar algunas operaciones para reducir efectivamente la influencia causada por la interferencia electromagnética. Este artículo generará un diseño de PCB razonable para el circuito de RF y las características de este diseño incluyen un volumen pequeño y una capacidad obvia de antiinterferencia.

Selección de material de sustrato

Dado que algunos IC (circuitos integrados) se implementan en un sustrato, primero se debe seleccionar un sustrato adecuado para el circuito de RF como una plantilla que contiene componentes electrónicos. En cuanto a la selección del material del sustrato, los primeros elementos a considerar incluyen la constante dieléctrica, la pérdida dieléctrica y el coeficiente de expansión térmica, entre los cuales la constante dieléctrica es la más importante, ya que afecta en gran medida la impedancia y la velocidad de transmisión del circuito, especialmente aquellos circuitos con extremadamente alta frecuencia que tienen requisitos estrictos a la constante dieléctrica. Por lo tanto, generalmente es una regla recoger material de sustrato con una constante dieléctrica relativamente pequeña.

Procedimiento de diseño de PCB

• Diseño de Diagrama Esquemático

El primer paso del diseño de PCB es diseñar un diagrama esquemático, que debe completarse con la ayuda de computadoras. El diseño del diagrama esquemático se implementa mediante un software de diseño de PCB que contiene todos los componentes electrónicos analógicos. En primer lugar, el diagrama del circuito se diseña simulando el circuito real en la computadora. Luego, el diagrama del circuito debe conectarse con los componentes correspondientes. A continuación, se implementa la simulación de operación basada en un diagrama esquemático para determinar la viabilidad de la operación básica.

• Diseño de PCB

Después del diseño del diagrama esquemático, el patrón y el tamaño de la PCB se pueden determinar científicamente en función del diagrama esquemático. El patrón y el tamaño de la placa de circuito impreso se pueden optimizar de acuerdo con la posición, la dimensión, el patrón y otros parámetros para que todo el sistema alcance el rendimiento óptimo. En este proceso, es necesario determinar las posiciones de los orificios de ubicación, los ojos de vista y los orificios de referencia.

Localice todos los componentes necesarios. Los componentes ordinarios son fáciles de encontrar en el almacén. Si los componentes no están disponibles en el almacén, es necesario adquirir o fabricar componentes. PCBCart tiene un sistema de abastecimiento de componentes profesional y estable en el que los clientes pueden confiar. Luego, se requiere que los componentes se distribuyan y que se implemente el enrutamiento a su alrededor. El paso final es detectar el funcionamiento del circuito para garantizar que el rendimiento del circuito sea capaz de cumplir con el requisito y que el funcionamiento del circuito pueda ser básicamente estable.

Diseño de componentes

A diferencia de la disposición de los componentes ordinarios, todos los componentes en el circuito de RF son tan pequeños como resultado de la pequeña escala del circuito que se aplica SMT (tecnología de montaje en superficie) para la disposición de los componentes y el horno de reflujo infrarrojo para la soldadura de componentes microelectrónicos. La soldadura es un vínculo importante en el diseño de circuitos de RF, cuya calidad afecta directamente la calidad general de todo el circuito. Para la PCB del circuito de RF, se debe formar una excelente compatibilidad electromagnética entre los componentes electrónicos, que es el elemento que más vale la pena considerar. La radiación electromagnética entre diferentes componentes electrónicos influye en el funcionamiento independiente de cada componente electrónico, por lo que es necesario seleccionar primero los componentes con capacidad antiinterferencias.

Además, en el proceso de funcionamiento general del circuito, la corriente en el circuito tiende a conducir a la generación de un campo magnético. Por lo tanto, desde la perspectiva del circuito de RF, además de la consideración de la interferencia entre componentes, se debe tener en cuenta la interferencia electromagnética del circuito a otros circuitos. El diseño del circuito macroscópico es bastante crítico y los siguientes principios básicos del diseño del circuito pueden considerarse como referencia.

Primero, la disposición de los componentes debe organizarse en una fila. La determinación de la dirección del sistema de recubrimiento de estaño de entrada de PCB se aplica para reducir los problemas causados ​​por la soldadura suelta. En general, el espacio entre los componentes debe ser de 0,5 mm o más para que se pueda implementar la soldadura de estaño entre los componentes. De lo contrario, no se puede implementar la soldadura debido a la pequeña distancia entre los componentes.

En segundo lugar, todas las interfaces deben ser compatibles entre sí en el sistema PCB. Se deben tener en cuenta las posiciones, las dimensiones y la forma de las interfaces de los componentes para garantizar una conexión fluida entre ellos. La complejidad del circuito conduce inevitablemente a la diferencia de potencial eléctrico entre los circuitos. Como resultado del pequeño espacio entre estas diferencias, siempre se producen cortocircuitos. Por lo tanto, los componentes con alto potencial eléctrico no deben colocarse demasiado cerca unos de otros para evitar que se produzcan cortocircuitos. Se debe prestar más atención en el entorno de alto voltaje.

Finalmente, la estructura del circuito debe ser cuidadosamente considerada como un todo y el circuito debe ser cortado en módulos separados, cada uno de los cuales tiene muchos componentes electrónicos. Los componentes deben distribuirse de acuerdo con diferentes módulos. Por ejemplo, el circuito amplificador de alta frecuencia o el circuito mezclador deben colocarse juntos en el proceso de diseño para que el área del bucle de alambre se pueda reducir de manera efectiva y también el consumo del circuito y la radiación electromagnética. Además, es capaz de detener la interferencia mutua entre diferentes módulos.

Enrutamiento

El enrutamiento se implementa después del diseño básico, clasificado en enrutamiento detallado y enrutamiento general. El primero se refiere al enrutamiento dentro de diferentes módulos en el circuito. Aunque el enrutamiento detallado puede tener lugar en el diseño de IC, el enrutamiento detallado preliminar se completa antes de la adquisición de componentes. A veces solo se requiere una pequeña modificación.

El enrutamiento general se refiere al enrutamiento mutuo entre diferentes módulos o al enrutamiento de red entre la alimentación y cada módulo. Se deben tener en cuenta algunos aspectos en el proceso de enrutamiento general. Se producirán muchas limitaciones como resultado de la particularidad de la posición y la diferente distancia entre los módulos. Si cada módulo se considera un punto y se determina la conexión entre los puntos, se generará el mejor plan con la longitud de enrutamiento más corta para ahorrar el costo del material y hacer que el circuito se vea simple y ordenado.

Recursos útiles:
• Garantizar el éxito inicial en el diseño de EMC de PCB
• Reglas de diseño de particiones de PCB para la mejora de EMC
• Directrices para el diseño de PCB de RF y microondas
• Contratiempos y soluciones en Diseño de PCB RF
• Servicio completo de fabricación de PCB de PCBCart:múltiples opciones de valor agregado
• Servicio avanzado de ensamblaje de PCB de PCBCart:comience desde 1 pieza