El desarrollo de la tecnología de comunicación ha sido testigo de aplicaciones cada vez más amplias de los circuitos de radiofrecuencia (RF) inalámbricos, como en los campos de los teléfonos móviles y los productos Bluetooth, y los circuitos RF se han convertido en la tecnología central de la propagación por radio. Sin embargo, en los últimos años, la difusión gradual del 4G y el evidente aumento en el orden de magnitud de la transferencia de datos han planteado desafíos al diseño de PCB de los circuitos RF. Después de todo, la cantidad de señales transferidas porCircuito de RFse incrementa cientos de veces cada día. Además, dado que el circuito de RF se aplica principalmente en dispositivos portátiles que tienen características de pequeño tamaño y portabilidad, el requisito básico de todo el circuito radica en un volumen reducido, un enrutamiento uniforme y razonable y la ausencia de interferencias entre los microcomponentes. Sin embargo, parece inevitable que se produzcan interferencias electromagnéticas entre los componentes dentro de los teléfonos móviles. No te preocupes. Pueden aplicarse algunas operaciones para reducir eficazmente la influencia causada por las interferencias electromagnéticas. Este artículo presentará un diseño de PCB razonable para circuitos de RF, cuyas características incluyen un volumen reducido y una capacidad de antiinterferencia notable.
Selección del material del sustrato
Dado que algunos CI (circuitos integrados) se implementan sobre sustrato, primero debe seleccionarse un sustrato adecuado para el circuito de RF como plantilla que soporte los componentes electrónicos. En cuanto a la selección dematerial 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 significativa, ya que afecta en gran medida la impedancia y la velocidad de transmisión del circuito, especialmente en aquellos circuitos de frecuencia extremadamente alta que tienen requisitos estrictos respecto a la constante dieléctrica. Por lo tanto, en general se sigue la regla de elegir un 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 el diagrama esquemático, lo cual debe completarse con la ayuda de computadoras. El diseño del diagrama esquemático se implementa medianteSoftware de diseño de PCBque contiene todos los componentes analógicos electrónicos. 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 lleva a cabo la simulación de funcionamiento basada en el 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 pueden determinarse científicamente en función del diagrama esquemático. El patrón y el tamaño de la PCB pueden optimizarse de acuerdo con la posición, las dimensiones, el patrón y otros parámetros, con el fin de que todo el sistema alcance el rendimiento óptimo. En este proceso, es necesario determinar las posiciones de los orificios de ubicación, los orificios de inspección 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 adquirirlos o fabricarlos.PCBCartcuenta con un sistema profesional y estable de abastecimiento de componentes en el que los clientes pueden confiar. Luego, es necesario distribuir los componentes e implementar el ruteo a su alrededor. El paso final es detectar el funcionamiento del circuito para garantizar que el rendimiento del circuito sea capaz de cumplir con los requisitos y que la operación del circuito pueda ser básicamente estable.
Diseño de componentes
Diferente de lo ordinariodiseño de componentes, todos los componentes del circuito de RF son tan pequeños, como resultado de la pequeña escala del circuito, que se aplica la tecnología SMT (tecnología de montaje superficial) para la disposición de los componentes y un horno de refusión por infrarrojos para la soldadura de los componentes microelectrónicos. La soldadura es un eslabón importante en el diseño de circuitos de RF, cuya calidad afecta directamente la calidad global de todo el circuito. Para la PCB del circuito de RF, es necesario formar una excelente compatibilidad electromagnética entre los componentes electrónicos, lo cual es el elemento más digno de consideración. La radiación electromagnética entre diferentes componentes electrónicos influye en el funcionamiento independiente de cada componente electrónico, por lo que es necesario primero seleccionar los componentes con capacidad de antiinterferencia.
Además, en el proceso de funcionamiento general del circuito, la corriente en el circuito tiende a dar lugar a la generación de un campo magnético. Por lo tanto, desde la perspectiva de los circuitos de RF, además de considerar la interferencia entre componentes, también debe tenerse en cuenta la interferencia electromagnética del circuito sobre otros circuitos. El diseño macroscópico del circuito es bastante crítico y los siguientes principios básicos de diseño de circuitos pueden tomarse como referencia.
En primer lugar, la disposición de los componentes debe organizarse en una sola fila. La determinación de la dirección de entrada de la PCB en el sistema de recubrimiento de estaño se aplica para reducir los problemas causados por soldaduras flojas. En general, el espacio entre componentes debe ser de 0,5 mm o más para que la soldadura con estaño pueda realizarse entre ellos. De lo contrario, la soldadura no puede llevarse a cabo debido a la pequeña distancia entre los componentes.
En segundo lugar, todas las interfaces deben ser compatibles entre sí en el sistema de PCB. Tanto las posiciones, dimensiones como la forma de las interfaces de los componentes deben tenerse en cuenta para garantizar una conexión fluida entre ellas. La complejidad del circuito conduce inevitablemente a diferencias de potencial eléctrico entre los circuitos. Como resultado del pequeño espacio entre estas diferencias, los cortocircuitos se producen con frecuencia. Por lo tanto, los componentes con alto potencial eléctrico no deben colocarse demasiado cerca entre sí para evitar la aparición de cortocircuitos. Se debe prestar más atención en entornos de alto voltaje.
Por último, la estructura del circuito debe considerarse cuidadosamente en su conjunto y el circuito debe dividirse en módulos independientes, cada uno de los cuales contiene numerosos componentes electrónicos. Los componentes deben distribuirse de acuerdo con los distintos módulos. Por ejemplo, el circuito amplificador de alta frecuencia o el circuito mezclador deben colocarse juntos en el proceso de diseño de la placa, de modo que el área del lazo de cableado pueda reducirse de forma efectiva, al igual que el consumo del circuito y la radiación electromagnética. Además, esto permite evitar la interferencia mutua entre los diferentes módulos.
Enrutamiento
El enrutamiento se implementa después del diseño básico y se clasifica en enrutamiento detallado y enrutamiento global. El primero se refiere al enrutamiento dentro de los distintos módulos del circuito. Aunque el enrutamiento detallado puede realizarse en el diseño de CI, el enrutamiento detallado preliminar se completa antes de la adquisición de los componentes. A veces solo se requieren pequeñas modificaciones.
El enrutamiento general se refiere al enrutamiento mutuo entre diferentes módulos o al enrutamiento de red entre la alimentación y cada módulo. Algunos aspectos deben tenerse en cuenta en el proceso de enrutamiento general. Se producirán muchas limitaciones como resultado de la particularidad de la posición y de las diferentes distancias entre los módulos. Si cada módulo se considera como un punto y se determina la conexión entre los puntos, se generará el mejor plan con la menor longitud de enrutamiento para ahorrar el costo de material y hacer que el circuito se vea simple y ordenado.
