携帯電話の回路基板 RF RF PCB チップの電源デカップリングと電気的ゾーニング

RF 回路基板の設計は、理論上多くの不確実性があるため、「黒魔術」と呼ばれることがよくありますが、この見方は部分的にしか正しくありません。 RF 回路基板の設計には、従うことができ、無視してはならない多くの規則もあります。携帯電話の PCB 基板の RF レイアウトを設計する際に満たす必要がある条件を以下にまとめます。

1. 適切で効果的なチップ電源デカップリングも非常に重要です。

線形回路と統合された多くの RF チップは、電源ノイズに非常に敏感です。一般に、各チップは最大 4 個のコンデンサと絶縁インダクタを使用して、すべての電源ノイズを確実に除去する必要があります。多くの場合、集積回路またはアンプはオープンドレイン出力を備えているため、高インピーダンスの RF 負荷と低インピーダンスの DC 電源を提供するには、プルアップインダクタが必要です。このインダクタ端での電源のデカップリングにも同じ原理が適用されます。一部のチップでは複数の電源が必要なため、それぞれをデカップリングするために 2 組または 3 組のコンデンサとインダクタが必要になる場合があります。インダクタが並列に配置されることはめったにありません。これは、空のコアトランスを形成し、互いに誘導して干渉信号を生成するためです。したがって、それらの間の距離は少なくともデバイスの 1 つの高さに等しくするか、相互インダクタンスを最小限に抑えるために直角に配置する必要があります。

PCB board

1. 電気パーティションの原理は物理パーティションの原理と基本的に同じですが、その他の要因も含まれます。

携帯電話の一部の部品は異なる動作電圧を使用しており、バッテリー寿命を延ばすためにソフトウェアによって制御されています。これは、電話機が複数の電源を実行する必要があることを意味し、分離にさらに多くの問題をもたらします. 電源は通常コネクタから導入され、回路基板の外部からのノイズを除去するためにすぐに分離され、スイッチまたはレギュレータのグループを通過した後に分配されます。携帯電話の PCB 上のほとんどの回路の DC 電流は比較的小さいため、通常、配線幅は問題になりません。ただし、ハイパワーアンプの電源は、送信電圧降下を小さくするために、できるだけ太い大電流ラインを別途引き回す必要があります。電流損失が大きくなりすぎないようにするには、ある層から別の層に電流を転送するために複数のビアが必要です。また、ハイパワーアンプの電源ピン端で完全にデカップリングできないと、ハイパワーノイズがボード全体に放射され、さまざまな問題を引き起こします。ハイパワーアンプの接地は非常に重要であり、多くの場合、金属シールドを設計する必要があります。ほとんどの場合、RF 出力が RF 入力から離れていることを確認することも重要です。これは、アンプ、バッファー、およびフィルターにも当てはまります。最悪の場合、アンプやバッファの出力を適切な位相と振幅で入力にフィードバックすると、自励発振を起こすことがあります。最良の場合、それらはあらゆる温度および電圧条件下で安定して動作することができます。実際には、それらは不安定になり、RF 信号にノイズと相互変調を追加する可能性があります。 RF 信号ラインがフィルターの入力端をバイパスして出力端に戻さなければならない場合、フィルターの帯域通過特性が著しく損なわれる可能性があります。入力と出力の間の良好なアイソレーションを実現するには、まずフィルタの周囲にグランドの円を配置し、次にフィルタの下層にグランドを配置して、フィルタの周囲のメイングランドに接続する必要があります。また、フィルタを通過する必要のある信号線をフィルタピンからできるだけ遠ざけることも有効な方法です。

さらに、ボード全体の接地には細心の注意を払う必要があります。そうしないと、結合チャネルが導入されます。場合によっては、シングルエンドまたはバランス RF 信号ラインの使用を選択できます。ここでは、相互干渉と EMC/EMI の原則も適用されます。バランスのとれた RF 信号ラインは、正しく配線されていればノイズと相互干渉を減らすことができますが、通常はインピーダンスが高くなります。信号源、ルーティング、および負荷に一致するインピーダンスを得るために妥当な線幅を維持するために、実際の配線にはいくつかの困難が伴う場合があります。バッファは、同じ信号を 2 つの部分に分割し、異なる回路を駆動できるため、アイソレーション効果を向上させるために使用できます。特に、ローカルオシレータは、複数のミキサを駆動するためにバッファを必要とする場合があります。ミキサーが RF 周波数で同相分離状態に達すると、正しく動作しなくなります。バッファーは、回路が互いに干渉しないように、異なる周波数でのインピーダンス変化を十分に分離できます。バッファは設計に非常に役立ちます。それらは駆動される回路に密接に従うことができるため、高出力出力の配線は非常に短くなります。バッファの入力信号レベルが低いため、ボード上の他の回路と干渉することは容易ではありません。電圧制御発振器 (VCO) は、さまざまな電圧をさまざまな周波数に変換できます。これは、高速チャネル切り替えに使用されます。ただし、制御電圧の小さなノイズも小さな周波数変化に変換し、RF 信号にノイズを追加します。 PCB アセンブリ、PCB 設計、および PCBA 処理メーカーは、携帯電話回路基板の RF RF PCB チップの電源デカップリングと電気的ゾーニングについて説明します。