Desain PCB untuk Sirkuit Frekuensi Radio dan Kompatibilitas Elektromagnetik

Perkembangan teknologi komunikasi telah menyaksikan secara bertahap aplikasi luas dari rangkaian frekuensi radio nirkabel (RF) seperti di bidang ponsel, produk Bluetooth dan rangkaian RF telah menjadi teknologi inti dari propagasi radio. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, prevalensi bertahap 4G dan peningkatan yang jelas dalam hal urutan besarnya transfer data menyebabkan tantangan pada desain sirkuit RF PCB. Lagi pula, jumlah sinyal yang ditransfer oleh sirkuit RF meningkat ratusan kali setiap hari. Selain itu, karena sirkuit RF terutama diterapkan pada perangkat portabel yang memiliki atribut skala kecil dan portabilitas, persyaratan dasar seluruh rangkaian terletak pada volume kecil, perutean yang merata dan masuk akal serta non-interferensi antara komponen mikro. Meskipun demikian, interferensi elektromagnetik tampaknya tidak dapat dihindari di antara komponen-komponen di dalam ponsel. Jangan khawatir. Beberapa operasi dapat diterapkan untuk secara efektif mengurangi pengaruh yang disebabkan oleh interferensi elektromagnetik. Artikel ini akan membahas desain PCB yang masuk akal untuk sirkuit RF dan karakteristik desain ini mencakup volume kecil dan kemampuan anti-interferensi yang jelas.

Pemilihan Bahan Substrat

Karena beberapa IC (sirkuit terintegrasi) diimplementasikan pada substrat, substrat yang sesuai harus diambil untuk sirkuit RF terlebih dahulu sebagai template yang membawa komponen elektronik. Dalam hal pemilihan bahan substrat, elemen pertama yang harus dipertimbangkan termasuk konstanta dielektrik, kehilangan dielektrik dan koefisien muai panas di antaranya konstanta dielektrik adalah yang paling signifikan karena sangat mempengaruhi impedansi dan kecepatan transmisi sirkuit, terutama sirkuit dengan sangat tinggi. frekuensi yang memiliki persyaratan ketat untuk konstanta dielektrik. Oleh karena itu, umumnya merupakan aturan untuk mengambil bahan substrat dengan konstanta dielektrik yang relatif kecil.

Prosedur Desain PCB

• Desain Diagram Skema

Langkah pertama dalam mendesain PCB adalah mendesain diagram skematik yang harus dilengkapi dengan bantuan komputer. Desain diagram skematik diimplementasikan melalui perangkat lunak desain PCB yang berisi semua komponen analog elektronik. Pertama-tama, diagram rangkaian dirancang dengan mensimulasikan rangkaian nyata di komputer. Kemudian, diagram sirkuit harus dihubungkan dengan komponen yang sesuai. Selanjutnya, simulasi operasi diimplementasikan berdasarkan diagram skematik untuk menentukan kelayakan operasi dasar.

• Desain PCB

Setelah desain diagram skematik, pola dan ukuran PCB dapat ditentukan secara ilmiah berdasarkan diagram skematik. Pola dan ukuran PCB dapat dioptimalkan sesuai dengan posisi, dimensi, pola dan parameter lainnya agar keseluruhan sistem mencapai kinerja yang optimal. Dalam proses ini, perlu untuk menentukan posisi lubang lokasi, melihat mata dan lubang referensi.

Temukan semua komponen yang diperlukan. Komponen biasa mudah ditemukan di gudang. Jika komponen tidak tersedia di gudang, maka diperlukan pengadaan atau pembuatan komponen. PCBCart memiliki sistem sumber komponen yang profesional dan stabil yang dapat diandalkan oleh klien. Kemudian, komponen harus didistribusikan dan perutean diimplementasikan di sekitarnya. Langkah terakhir adalah mendeteksi operasi rangkaian untuk memastikan bahwa kinerja rangkaian mampu memenuhi persyaratan dan pengoperasian rangkaian pada dasarnya dapat stabil.

Tata Letak Komponen

Berbeda dari tata letak komponen biasa, semua komponen dalam rangkaian RF sangat kecil karena skala rangkaian yang kecil sehingga SMT (surface mount technology) diterapkan untuk tata letak komponen dan oven reflow inframerah untuk menyolder komponen mikroelektronika. Solder adalah mata rantai penting dalam desain sirkuit RF, yang kualitasnya secara langsung mempengaruhi kualitas keseluruhan dari keseluruhan sirkuit. Untuk PCB sirkuit RF, kompatibilitas elektromagnetik yang sangat baik perlu dibentuk antara komponen elektronik, yang merupakan elemen yang paling layak dipertimbangkan. Radiasi elektromagnetik antara komponen elektronik yang berbeda mempengaruhi operasi independen dari masing-masing komponen elektronik sehingga pertama-tama perlu untuk mengambil komponen dengan kemampuan anti-interferensi.

Selain itu, dalam proses operasi rangkaian secara keseluruhan, arus dalam rangkaian cenderung mengarah pada pembangkitan medan magnet. Oleh karena itu, dari sudut pandang rangkaian RF, selain pertimbangan interferensi antar komponen, interferensi elektromagnetik dari rangkaian ke rangkaian lain juga harus diperhitungkan. Tata letak sirkuit makroskopik cukup kritis dan prinsip tata letak sirkuit dasar berikut dapat dianggap sebagai referensi.

Pertama, susunan komponen harus diatur dalam satu baris. Penentuan arah sistem pelapisan timah masuk PCB diterapkan untuk mengurangi masalah yang disebabkan oleh penyolderan longgar. Umumnya, jarak antar komponen harus 0,5 mm atau lebih sehingga penyolderan timah dapat dilakukan antar komponen. Jika tidak, penyolderan tidak dapat diterapkan karena jarak antar komponen yang kecil.

Kedua, semua antarmuka harus kompatibel satu sama lain dalam sistem PCB. Posisi, dimensi, dan bentuk antarmuka komponen harus dipertimbangkan untuk memastikan koneksi yang lancar di antara keduanya. Kompleksitas rangkaian tak terhindarkan menyebabkan perbedaan potensial listrik antar rangkaian. Sebagai hasil dari ruang kecil antara perbedaan-perbedaan ini, korsleting selalu terjadi. Oleh karena itu, komponen dengan potensial listrik tinggi tidak boleh ditempatkan terlalu dekat satu sama lain untuk menghindari terjadinya korsleting. Lebih banyak perhatian harus diberikan di lingkungan bertegangan tinggi.

Akhirnya, struktur sirkuit harus dipertimbangkan secara keseluruhan dan sirkuit harus dipotong menjadi modul terpisah yang masing-masing memiliki banyak komponen elektronik. Komponen harus didistribusikan sesuai dengan modul yang berbeda. Misalnya, sirkuit penguat frekuensi tinggi atau sirkuit mixer harus ditempatkan bersama dalam proses tata letak sehingga area loop kawat dapat dikurangi secara efektif dan begitu juga konsumsi sirkuit dan radiasi elektromagnetik. Selain itu, ia mampu menghentikan interferensi timbal balik antara modul yang berbeda.

Perutean

Perutean diimplementasikan setelah tata letak dasar, diklasifikasikan ke dalam perutean terperinci dan perutean keseluruhan. Yang pertama mengacu pada perutean di dalam modul yang berbeda di sirkuit. Meskipun perutean terperinci dapat terjadi dalam desain IC, perutean terperinci awal diselesaikan sebelum pengadaan komponen. Terkadang hanya sedikit modifikasi yang diperlukan.

Perutean keseluruhan mengacu pada perutean timbal balik antara modul yang berbeda atau perutean jaringan antara daya dan setiap modul. Beberapa aspek harus dipertimbangkan dalam proses perutean secara keseluruhan. Banyak keterbatasan akan disebabkan karena kekhususan posisi dan jarak yang berbeda antar modul. Jika setiap modul dianggap sebagai titik dan hubungan antar titik ditentukan, rencana terbaik dengan panjang perutean terpendek akan dihasilkan sehingga dapat menghemat biaya material dan membuat rangkaian terlihat sederhana dan rapi.

Sumber Daya Bermanfaat:
• Memastikan Sukses Pertama Kali dalam Desain PCB EMC
• Aturan Desain Partisi PCB untuk Peningkatan EMC
• Panduan untuk Desain PCB RF dan Microwave
• Kemunduran dan Solusi dalam Desain PCB RF
• Layanan Pembuatan PCB Fitur Lengkap dari PCBCart - Beberapa opsi Nilai tambah
• Layanan Perakitan PCB Tingkat Lanjut dari PCBCart - Mulai dari 1 buah