RF PCB'imin üst katmanındaki kullanılmayan alanlarda toprak dökülmeli mi?


14

Bu konuyla ilgili bazı sorular olduğunu fark ettim ama gerçekten RF'ye özgü herhangi bir şey görmedim.

2 katmanlı bir Bluetooth modülü üzerinde çalışıyorum ve alt katmana (esasen sağlam bir zemin düzlemi olan) dikiş viasları ile toprak dökülüp dökülmeyeceğine karar veremediğim, üst katmanda kullanılmayan bazı alanlar var. . Çok fazla okuma / araştırma yapıyorum ve üst katman zemin döküntüleri hakkında çelişkili fikirler var gibi görünüyor. Bu yüzden, sizlere ulaşıyorum ve bu konuda deneyime sahip birisinin (RF kartı tasarımı bir artı) benim için bu konuya biraz ışık tutacağını umuyorum.

Teşekkürler!

Herkes bu içine bakan ya da sadece burada ilgilenen yararlı bulduğum bazı iyi kaynaklar için:

  1. http://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5100#10
  2. http://www.eeweb.com/blog/circuit_projects/basic-concepts-of-designing-an-rf-pcb-board
  3. http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1279446
  4. http://www.atmel.com/images/atmel-42131-rf-layout-with-microstrip_application-note_at02865.pdf
  5. http://www.icd.com.au/articles/Copper_Ground_Pours_AN2010_4.pdf
  6. http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?literatureNumber=swra367a&fileType=pdf

Yukarıdaki kaynakların çoğu toprak dökümü ve genel RF tasarımından bahsediyor.


1
Endişelenmeniz gereken bir şey, üst dökme ve RF izleriniz arasındaki kapasitatif bağlantıdır - tasarım kurallarındaki boşluğun iz genişliğinizin en az iki katı olmasına dikkat edin. Ayrıca, Olin'in bir üst zemin dökmesinin 2 katmanlı bir tahtada bir fark yaratmadığını söyleyerek kayda geçtiğine inanıyorum, ancak şimdi yazıyı bulamıyorum.
Paul L

Yanıtlar:


14

RF Mühendisliği "Saf Kara Büyü" dir. Taraftarlar bunun olmadığı konusunda ısrar edecekler, ancak fizikte doktora sahibi olmadıkça, muhtemelen öyle görünecek. DC ve düşük frekansta (bazı MHz'e kadar) mantıklı olan direnç, kapasitans ve endüktans kavramları, yüksek frekanslı tasarım ve uygulama söz konusu olduğunda tamamen çarpıktır. İzler dirençler veya empedans elemanları gibi davranabilir, pedler ve boşluklar kapasitörler, reflektörler gibi köşeler vb. Gibi görünür. Tam karmaşıklıklar konuyla ilgili kısa bir kitabın bile ötesindedir .

Kısa cevap, "RF" ve "2 taraflı PCB" nadiren birlikte duyulur. Çoğu RF (verici) cihaz 4 veya daha fazla katmanlı PCB kullanır ve dış katmanlar tipik olarak zemin düzlemleridir. Bazıları bunun daha dikkatli olmak için daha fazla olduğunu söyleyecektir, ancak RF tasarımına aşina olmayan biri için, çalışan bir tasarım arasındaki fark olup olmadığı anlamına gelebilir.

Bluetooth gibi bir alıcı-verici cihazı için, iletim sırasında antenin konumunun yakınında, üretilen elektromanyetik alan yakındaki izlere (özellikle uzunlukları dalga boyunun dörtte birine yaklaştığında) bağlanabilir ve voltaj ve akımları indükleyerek düzensiz davranışlara neden olabilir. Bu yüzden yer düzlemleri kullanılır; bu dalgaları emmek için. Antenin yakınında EM en güçlüdür, bu nedenle keyfi olarak orada döşenemezler; boyutlar ve hatta şekil doğru çalışma için kritik olabilir. Dahası, EM alanı ters mesafe karesinde dağıldığından, bu daha az sorun haline gelir . Bu TI uygulama notu yüksek frekanslarda diğer bazı ayrıntılara değinir.

En pratik çözümün, kullanılan BT cihazı için bir referans PCB düzeni bulmak ve oradan başlamak olduğunu söyleyebilirim. Umarım üretici bir tane hazır hale getirir. Karşılaştırma aşkına, işte böyle bir tasarımın küçük bir resmi. It adlı veri sayfası tasarımcısı üzerinde çalışan bir zaman dalarak olasılıkla çünkü PCB hakkında pek söz etmez. PCB, 2 taraflı gibi görünebilir, ancak bu belirsizdir. Daha geniş bir fotoğraf görülebilir burada . Üst tarafta izler görülüyor ve "Aaha! 2-taraflı yapılabileceğini biliyordum ..." diye düşünüyor olabilirsiniz, ancak bazı küçük ama çok önemli şeyler dikkat çekicidir:

  • Antenin altında bir şerit şeridi vardır. Bunlar, en güçlü EM alanının toprağa kısalması için yakın aralıklıdır.

  • Antenin sol tarafının serigrafi logosu altında toprağa kısa devre olup olmadığını söylemek imkansızdır. Varsa, bir PIFA anteni olabilir.

  • Merkez PCB'nin çoğunluğu karanlık olduğundan, arka tarafta kesinlikle en azından kısmi bir zemin düzlemi vardır. Olin'in yukarıdaki Paul bağlantısında açıkladığı gibi, burada ve orada birkaç küçük ped ve iz muhtemelen çok fazla bir şey ifade etmeyecektir, ancak bir inç uzunluğunda bir iz veya topraklanmamış her yerde parça grubu sorun istemektedir.

  • Bazı ön taraftaki izlerde görülen mikro-yollar muhtemelen zemin düzlemine bağlanır. Bunlar willy-nilly yerleştirilmemiştir, ancak EMI'yi mümkün olan en iyi şekilde azaltmak için üst yüzeyi mümkün olduğunca doldurun. (Bu, daha fazla katman kullanmadan sağlam bir cihaz üretmeye çalışmaktır.) Yeterli yüzeyin üstünü kaplayan, orada çok fazla birleşmeyi önleyen yeterli üst zemin alanı olabilir. (Mikrodalga fırının neden kapıda delikler olduğunu merak ettiniz, ancak mikrodalgalar gelmiyor mu? Bunun nedeni deliklerin frekanstan (dalga boyu) çok daha küçük olması, bu nedenle mikrodalgaların içeri girememesi.)

  • Antenin altında arka tarafta “hiçbir şey yapmıyor” ya da hiçbir yere bağlanmayan izler vardır. Kareler veya dikdörtgenler gibi. RF'nin gerçekten komik işi burada devreye giriyor. Yüksek frekanslarda bir pedin kondansatör olarak görünebileceğini unutmayın. Böylece bu izler muhtemelen PCB'de bile bu konumda fiziksel olarak bir kapasitans veya kuplaj sağlamak için tasarlanmıştır. Bu, fiziksel bir bağlantı olmasa bile rezonans elemanının (antenin) bir kısmını diğerine "bağlamak" için yapılabilir.


Uzun ve ayrıntılı cevap için teşekkürler. Yardımınız ve zamanınız için teşekkür ederim. Diğer referans tasarımlarına da baktım ve hepsinin üst tabakada toprak dökülen adaları var gibi görünüyor. Anladım ki, bunlardan bazıları EMI ve RF parazitinin dışından bir kalkan gibi davranıyor olabilir. Hemen hemen bir referans tasarım kopyaladım, ancak kartımın ara bağlantısı ve ek boş bir IC nedeniyle biraz farklı olması gerekiyor, bu da düzeni bazı boş alanlara sahip olduğum yere yeterince değiştiriyor. Onları iyi dikersem onları doldurmanın zarar verebileceğini düşünmüyorum?
DigitalNinja

Bana öyle geliyor ki, baktığım referans tasarımlar, eğer onlara izin verilirse üst tarafta daha fazla toprak dökümü olacaktı (modüllerin çoğu kartın kenarlarına kopuyor). İlk versiyonumda büyük bir hata yaptığım için bu benim ikinci versiyonum olacak. Bu sefer çok seçici davranıyorum. RF tasarımı sihir gibidir. Küçük bir değişikliğin veya bir soruna neden olacağını düşünmeyeceğiniz bir şey olması şaşırtıcıdır. Bazı çılgın anten tasarımlarından bahsetmiyorum bile. Merlin'in iletişim bilgileri olan var mı?
DigitalNinja

Diyorum ki, değişiklik için tasarlayın ve bir veya iki revizyon planlayın. Bazı yer pedlerini maskelenmeden bırakın ve eğer işe yaramazsa, o parçanın üzerine küçük bir metal kalkan lehimlemeyi deneyin. Bir sinyal hattının EMI'yi aldığından şüpheleniliyorsa, bir miktar yalıtım açın ve 20pF'lik bir kapak veya lehimi lehimleyin. Ve ferrit boncuklarına bakın, belirli frekanslarda kaybolurlar, ancak endüktansları zor olabilir. Maalesef ölümlüler için Merlin'in telefon numarası + x-xxx-xxx-xxxx . ($ Sembolleri kullanmama izin vermedi, ha!)
rdtsc

Tekrar teşekkürler! Bir plan gibi görünüyor. Sadece öğrendiklerime gideceğim ve üstteki yer dökmeleri hakkında yapabileceğim en iyi kararı vereceğim. LOL, "Merlin" için iyi bir bağlantı.
DigitalNinja
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.