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Data di liberazione: 2021-12-28Fonte autore: KinghelmVista : 2602
U layout di u circuitu di u circuitu di frequenze radio (RF) deve esse basatu annantu à a cumprinsione di i principii basi di a struttura di u circuitu, u cablamentu di l'alimentazione è a messa à terra. Stu documentu discute i principii basi pertinenti, è furnisce alcuni cablaggi di putenza pratichi è verificati, tecnulugii di bypass di putenza è di messa à terra, chì ponu migliurà efficacemente l'indice di prestazione di u disignu RF. In cunsiderà chì u signale spuriu PLL hè assai sensibile à l'accoppiamentu di l'energia, a messa à terra è a pusizione di l'elementi di filtru in u disignu praticu, stu documentu si focalizeghja nantu à i metudi di suppressione di signali spuri PLL. Per illustrà u prublema, stu documentu piglia u layout PCB di max2827 802.11a / g transceiver cum'è un disignu di riferimentu.
Quandu u disignu di u circuitu RF, u disignu di u circuitu di putenza è u layout di u circuitu sò spessu lasciati dopu chì u disignu di u percorsu di u signale d'alta frequenza hè cumpletu. Per u disignu senza cunsiderà attente, a tensione di alimentazione intornu à u circuitu hè faciule per pruduce output è rumore sbagliati, chì affettanu ancu u rendiment di u circuitu RF. Attribuisce raghjone strati di PCBPiombo VCC cù topologia stella (cum'è mostra in Figura 1), è aghjunghje un condensatore di disaccoppiamentu adattatu à u pin VCC aiuterà à migliurà u rendiment di u sistema è ottene u megliu indice.
Figura 1: Cabling VCC per a topologia stella
Principi basi di cablaggio di putenza è bypass
L'assegnazione di strati di PCB intelligente facilita a simplificazione di u processu di cablaggio sussegwenti per un PCB di quattru strati (WLAN).
In a maiò parte di l'applicazioni, a capa superiore di u circuitu hè aduprata per mette cumpunenti è cunduttori RF, a seconda capa hè usata cum'è a terra di u sistema, a parte di putenza hè posta in u terzu stratu, è ogni linea di signale pò esse distribuitu in u quartu. strata. U pianu cuntinuu di u pianu di terra di a seconda capa hè assai necessariu per stabilisce una strada di signale RF cuntrullata in impedenza. Hè ancu convenientu per ottene un ciclu di terra u più curtu pussibule, furnisce un altu gradu di isolamentu elettricu per u primu è u terzu strati, è minimizzà l'accoppiamentu trà i dui strati. Di sicuru, altri difinizzioni di strati di bordu ponu ancu esse aduprati (in particulare quandu u circuitu di circuitu hà diverse strati), ma a struttura sopra hè un esempiu di successu pruvatu.
A grande capa di putenza di l'area pò fà u cablaggio VCC più faciule, ma sta struttura spessu porta à prublemi sistemichi
Per un fusible deterioratu, cunnette tutti i cavi di putenza inseme nantu à un grande pianu ùn evitarà micca a trasmissione di u rumore trà i pin. À u cuntrariu, se una topulugia stella hè aduprata, l'accoppiamentu trà e diverse pin di putenza serà ridutta. A Figura 1 mostra u schema di cablaggio VCC di cunnessione stella, chì hè pigliatu da a scheda di valutazione di max2826 IEEE 802.11a/g transceiver. In a figura, un node VCC principale hè stabilitu, da quale e linee elettriche di diverse rami sò guidati per furnisce l'energia à u pin di putenza di RF IC. Ogni pin di alimentazione usa cunduttori indipendenti per furnisce un isolamentu spaziale trà i pin, chì hè favurevule à riduce l'accoppiamentu trà elli. Inoltre, ogni piombu hà ancu una certa inductance parasita, chì hè esattamente ciò chì vulemu. Aiuta à filtrà u sonu d'alta frequenza nantu à a linea elettrica.
Quandu si usa u piombu VCC di topologia stella, hè ancu necessariu piglià un disaccoppiamentu di putenza appropritatu, è ci hè una lacuna in u condensatore di disaccoppiamentu.
Induttanza parassita fissa.
In fattu, a capacità hè equivalente à un circuitu RLC in serie. A capacità ghjoca un rolu di primura in a banda di freccia bassa, ma à a frequenza d'oscillazione autoexcitata (SRF):
Quandu a frequenza hè più grande di FS, l'impedenza di u condensatore mostrarà l'induttanza. Pò esse vistu chì u condensatore hà un effettu di decoupling solu quandu a frequenza hè vicinu o più bassu di u so SRF, è a capacità mostra una resistenza bassa in questi punti di frequenza. A Figura 2 mostra i paràmetri tipici di S11 sottu diversi valori di capacità. Da queste curve, pudemu vede chjaramente u SRF. Si pò ancu esse vistu chì più grande hè a capacità, u megliu u rendiment di decoupling furnitu à frequenze più bassu (più bassu hè l'impedenza presentata).
Fig. 2 curve impedenza di differente capacitances
Hè megliu à mette un capacitor high-capacità à u node principale di VCC topulugia stella, comu 2.2 & micro; F。 U condensatore hà SRF bassu, chì hè assai efficace per eliminà u rumore di bassa frequenza è stabilisce una tensione DC stabile. Ogni pin di putenza di l'IC hà bisognu di un condensatore di bassa capacità (cum'è 10nf) per filtrà u rumore d'alta frequenza chì pò esse accumpagnatu à a linea di alimentazione. Per quelli pins di putenza chì furnisce l'energia à i circuiti sensibili à u rumore, ponu esse richiesti dui condensatori di bypass. Per esempiu, aduprendu un condensatore 10PF in parallelu cù un condensatore 10nf per furnisce un bypass pò furnisce un disaccoppiamentu in una gamma di freccia più larga è eliminà l'influenza di u rumore nantu à a tensione di l'alimentazione in quantu pussibule. Ogni pin di alimentazione deve esse verificatu currettamente per determinà quanta capacità di disaccoppiamentu hè necessaria è à quali punti di frequenza u circuitu attuale hè vulnerabile à l'interferenza di rumore.
A bona tecnulugia di disaccoppiamentu di l'energia cumminata cù un rigurosu layout di PCB è u piombu VCC (topologia stella) ponu stabilisce una basa solida per qualsiasi disignu di sistema RF. Ancu s'ellu ci sò altri fattori chì reducennu l'indici di rendiment di u sistema in u disignu propiu, avè una fonte di energia "senza rumore" hè l'elementu basu per ottimisà u rendiment di u sistema.
Figura 3 : mudellu caratteristiche elettricu di via
Messa a terra è via design
U layout è i cunduttori di u stratu sò ancu a chjave per u disignu di u circuitu WLAN. Affettanu direttamente i paràmetri parassiti di u circuitu è anu u periculu oculatu di riduce u rendiment di u sistema. Ùn ci hè micca un schema di messa à terra unicu in u disignu di u circuitu RF, è l'indici di rendiment satisfactori ponu esse ottenuti in parechje manere. U pianu di terra o piombu pò esse divisu in terra di signale analogicu è terra di signale digitale, è i circuiti cù un grande cunsumu di corrente o energia pò ancu esse isolati. Sicondu l'esperienza di cuncepimentu precedente di u bordu di valutazione WLAN, i boni risultati ponu esse ottenuti usendu una strata di terra separata in u pianu di quattru strati. Cù questi metudi empirichi, a parte RF hè siparata da altri circuiti per stratum, è l'interferenza croce trà i signali pò esse evitata. Cum'è discrittu sopra, a seconda strata di u circuitu hè di solitu usata cum'è u pianu di terra, è a prima strata hè aduprata per mette cumpunenti è cunduttori RF.
Dopu chì a capa di terra hè determinata, hè assai impurtante per cunnette tutti i terreni di signale à a strata cù a strada più corta. Di solitu, vias sò usati per cunnette u filu di terra à a capa superiore à a capa. Hè devi esse nutatu chì vias sò induttivi. Figura 3 mostra u mudellu di caratteristiche elettricu precisu di via, in quale Lvia hè a via inductance è CVIA hè a capacità parasita di via pad PCB. Sè a tecnulugia di dispusizione di filu di terra discutitu quì hè aduttatu, a capacità parasita pò esse ignorata. A 1.6mm deep via cù una apertura di 0.2mm hà una induttanza di circa 0.75nh, è a reattanza equivalente in a banda WLAN 2.5ghz / 5.0ghz hè di circa 12 Ω / 24 Ω. Dunque, una via di messa in terra ùn pò micca furnisce una terra vera per i segnali RF. Per u disignu di circuiti di circuitu di alta qualità, quante più via di messa in terra pussibule deve esse furnite in u circuitu RF, soprattuttu per i pads di terra esposti in l'imballaggio IC generale. Una messa a terra povera pruducerà ancu una radiazione dannosa à u fronte di ricezione o l'amplificatore di putenza, riducendu l'indice di figura di guadagnu è di rumore. Hè ancu esse nutatu chì a saldatura povera di u pad di terra pò causà u stessu prublema. Inoltre, u cunsumu di energia di l'amplificatore di putenza richiede ancu parechje vias chì culliganu a furmazione.
Figura 4 Disposizione di l'elementu di filtru PLL pigliendu a scheda di cuncepimentu di riferimentu max2827 per esempiu
Filtrà u rumore di l'altri tappe è supprime u rumore lucale, per eliminà l'interferenza cruciata trà e tappe attraversu a linea elettrica, chì hè u benefiziu di u disaccoppiamentu VCC. Se u condensatore di decoupling usa a stessa via di messa à terra, per via di l'effettu induttivu trà a via è a terra, i vias in questi punti di cunnessione purteranu tutte l'interferenza RF da i dui alimentazione, chì ùn solu perde a funzione di u condensatore di decoupling. ma furnisce ancu un altru percorsu per l'accoppiamentu di u rumore interstage in u sistema.
In a parte più tardi di stu documentu, videremu chì l'implementazione di PLL face sempre grandi sfide in u disignu di u sistema. Per ottene caratteristiche spuriate satisfacenti, duvemu avè un bonu layout di filu di terra. Attualmente, tutti i PLL è i VCO sò integrati in u chip in u disignu IC. A maiò parte di i PLL utilizanu l'output di a pompa di carica di corrente digitale per cuntrullà VCO attraversu un filtru di loop. In generale, hè necessariu filtrà a corrente di impulsu digitale di a pompa di carica cù un filtru di loop RC di seconda o terza ordine per ottene a tensione di cuntrollu analogicu. I dui condensatori vicinu à l'output di a pompa di carica deve esse direttamente cunnessi à a terra di u circuitu di a pompa di carica. In questu modu, u percorsu di corrente di impulsu di u ciclu di terra pò esse isolatu per minimizzà a freccia stray currispondente in lo. U terzu condensatore (per i filtri di u terzu ordine) deve esse direttamente cunnessu à a capa VCO per evità a tensione di cuntrollu chì fluttua cù u currente digitale. Se questi principii sò violati, portarà à cumpunenti stray considerable. A Figura 4 mostra un esempiu di cablaggio PCB. Ci sò parechje vias di messa in terra nantu à u pad di messa in terra, chì permettenu à ogni condensatore di disaccoppiamentu VCC avè u so propiu vias di terra indipendenti. U circuitu in u bloccu hè un filtru di loop PLL, è u primu condensatore hè direttamente cunnessu à GND_ CP hè cunnessu, è u sicondu condensatore (cunnessu in serie cù una R) gira 180 gradi per vultà à u stessu GND_ CP, u terzu condensatore. hè cunnessu cù a cunnessione GND_ VCO. Stu schema di messa in terra pò ottene un altu rendiment di u sistema.
A suppressione di i segnali spuri PLL attraversu l'alimentazione elettrica è a messa à terra adatta per risponde à i requisiti di u mudellu di spettru di trasmissione di u sistema 802.11a/b/g hè una difficultà in u prucessu di cuncepimentu. Hè necessariu di equilibrà l'indice di linearità è u cunsumu di energia, è lascià un certu marghjenu per assicurà u rispettu di e specificazioni IEEE è FCC nantu à a premisa di mantene una putenza di trasmissione sufficiente. A putenza di output tipica richiesta da u sistema IEEE 802.11g à u Antenna fine hè 15dBm è - 28dbr quandu a deviazione di frequenza hè 20MHz. U rapportu di rejezione di putenza (ACPR) di i canali adiacenti in a banda di freccia hè una funzione di e caratteristiche lineari di u dispusitivu, chì hè curretta per una applicazione specifica in una certa premessa. Un saccu di travagliu nantu à l'ottimisazione di e caratteristiche ACPR in u canali di trasmissione hè realizatu aghjustendu u preghjudiziu di TX IC è PA basatu annantu à l'esperienza, è sintonizzandu a rete currispondente di u stadiu di input, u stadiu di output è u stadiu intermediu di PA.
Tuttavia, micca tutti i prublemi chì causanu ACPR sò attribuiti à e caratteristiche lineari di u dispusitivu. Un bon esempiu hè chì dopu à una seria di aghjustamenti è ottimisazioni di l'amplificatore di putenza è u driver PA (i dui fattori chì ghjucanu un rolu maiò in ACPR), e caratteristiche di u canali adiacenti di u trasmettitore WLAN ùn ponu micca scuntrà l'indicatori previsti. À questu tempu, deve esse nutatu chì u signale stray da l'oscillatore lucale (LO) in u trasmettitore PLL degraderà ancu u rendiment ACPR. U signale spuriu di Lo serà mischju cù u signale di banda di basa modulatu, è i cumpunenti misti seranu amplificati longu u canali di signale previstu. Stu effettu di mistura pruvucarà prublemi solu quandu u cumpunente stray di PLL hè più altu di un certu limitu. Quandu hè più bassu di un certu sogliu, ACPR serà principalmente limitatu da a non-linearità PA. Quandu u putere di output TX è e caratteristiche di u mudellu di spettru sò "Linear Limited", avemu bisognu di equilibrà l'indice lineale è u putere di output; Se a caratteristica lo spuria diventa u fattore principale chì limita u rendiment ACPR, avemu da affruntà a "limitazione spuria". Avemu bisognu di preghjudiziu l'PA à un puntu di uperazione più altu sottu u pout specificatu per debilità u so impattu nantu à l'ACPR, chì cunsumà più currente è limità a flessibilità di u disignu.
A discussione sopra susciteghja un altru prublema, vale à dì, cumu limità in modu efficace u cumpunente spuriu di PLL in un certu intervallu per ùn avè micca affettatu u spettru di trasmissione. Una volta chì u cumpunente spuriu hè truvatu, a prima idea hè di restringe a larghezza di banda di u filtru di loop PLL per attenuà l'amplitude di u signalu spuriu. Stu metudu hè efficace in pochi casi, ma hà qualchì prublema potenziale.
Figura 5: effettu di u filtru di loop
Fig. 5 mostra un casu ipoteticu. Si assume chì un sintetizzatore n-divisione cù a frequenza relativa di 20MHz hè aduttatu in u disignu. Se u filtru di loop hè di u sicondu ordine, a frequenza di cut-off hè 200kHz, a freccia di roll off hè di solitu 40dB / decenniu, è l'attenuazione di 80dB pò esse ottenuta à una frequenza di 20MHz. Se u cumpunente spuriu di riferimentu hè - 40dbc (assumendu u livellu chì pò purtà à cumpunenti di modulazione dannosa), u mecanismu di generazione spuria pò esse fora di a gamma d'azzione di u filtru di loop (s'ellu hè generatu prima di u filtru, a so amplitude pò esse assai. grande). A larghezza di banda di u filtru di loop cumpressatu ùn hà micca megliurà e caratteristiche spurious, ma migliurà u tempu di fase PLL, chì hà un impattu negativu evidenti in u sistema.
L'Esperienza hà dimustratu chì u modu più efficau per suppressione PLL stray deve esse una messa in terra raghjone, un layout di putenza è una tecnulugia di disaccoppiamentu. U principiu di cablaggio discutitu in questu documentu hè un bonu disignu chì principia per riduce u cumpunente stray PLL. In cunsiderà a grande variazione attuale in a pompa di carica, hè necessariu aduttà a topologia stella. Se ùn ci hè micca abbastanza isolamentu, u rumore generatu da l'impulsu attuale serà accumpagnatu à l'alimentazione VCO per modulà a frequenza VCO, chì hè comunmente chjamata "trazione VCO".
L'isolamentu pò esse migliuratu per mezu di spazii fisichi trà e linee di alimentazione, capacità di decoupling di ogni pin VCC, piazzamentu raghjone di vias di terra, introduzione di un elementu di ferrite seria (cum'è un ultimu mezzu), ecc. cumplettamente utilizatu in ogni disignu, è l'usu apprupriatu di ogni metudu riducerà in modu efficace l'amplitude stray.
Figura 6: risultati irragionevuli di test di disaccoppiamentu VCC_ VCO
A Figura 6 furnisce un risultatu per via di u schema di disaccoppiamentu di putenza VCO irragionevule. U ripple di putenza mostra chì hè l'effettu di commutazione di a pompa di carica chì provoca una forte interferenza in a linea elettrica. Fortunatamente, sta forte interferenza pò esse efficacemente suppressa aumentendu a capacità di bypass. Inoltre, se u cablaggio di l'alimentazione hè irragionevule, per esempiu, a putenza di u VCO hè ghjustu sottu à l'alimentazione di a pompa di carica, u listessu rumore pò esse osservatu nantu à l'alimentazione VCO, è u signale stray generatu hè abbastanza per influenzallu caratteristiche ACPR. Ancu s'è u decoupling hè rinfurzatu, i risultati di a prova ùn saranu micca migliurati. In questu casu, hè necessariu di investigà u cablaggio di PCB è di riarrangerà a putenza di VCO, chì migliurà efficacemente e caratteristiche stray è risponde à l'indicatori richiesti da a specificazione.
A marca "kinghelm" hè stata originariamente registrata da a cumpagnia Golden Beacon. Golden beacon hè un fabricatore di vendita diretta di GPS Antenna è Beidou Antenna. Havi una pupularità è reputazione assai alta in l'industria di navigazione GPS è posizionamentu di Beidou. I prudutti di R & D è di produzzione sò largamente usati in a navigazione satellitare BDS è u pusizziunamentu, a cumunicazione wireless è altri campi. I prudutti principali includenu: rete rj45-rj45, interfaccia di rete lînia, RF lînia adattatore, cable coaxial lîniaConnettore Type-CInterfaccia HDMI, interfaccia di tipu-C, arrangiamentu di pin è busSMA, FPC, FFC Antenna lînia, Antenna trasmissioni di signali waterproof lînia, interfaccia HDMI, Connettore USB, terminal line, terminal board terminal terminal, terminal terminal wiring, tag RFID RF, posizionamentu è navigazione Antenna, cumunicazione Antenna Antenna linea di cunnessione, bastone di gomma Antenna antenna sucker, 433 Antenna linea, 4G Antenna, Modulu GPS Antenna, RG113, RG178, rg316, FPC cable flexible hè assuciatu cù Lînia FPC, Interfaccia di cable di rete, etc. Hè largamente utilizatu in l'industria aerospaziale, cumunicazione, industria militare, strumentazione, sicurezza, medica è altre industrie.
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