在射頻印刷電路板(RF PCBs)中實現最佳功率傳輸,關鍵在于精心布線以滿足特定阻抗要求的走線。阻抗匹配至關重要,它確保走線具有相同的阻抗,以防止信號反射和功率傳輸效率低下。控制阻抗的關鍵在于微調走線寬度、走線厚度以及在z軸上將走線與參考平面分隔開的介質高度。信號層下方的連續參考平面對于保持最佳阻抗也至關重要。在同一層上保持適當的走線到地間隙(對于共面波導)對于一致的阻抗控制同樣重要。
共面波導(俯視圖)
共面波導(橫截面圖)本文提供了實現最佳射頻(RF)布線和阻抗的解決方案。向大家介紹如何保護射頻電路免受同一印刷電路板(PCB)的其他部分或相鄰 PCB 產生的電磁干擾(EMI)。還解釋了如何在信號彎曲的地方將射頻走線轉換為鋪銅,以便更順暢地進行編輯。這些解決方案將在使用 Allegro X PCB Editor進行射頻 PCB 布局布線時為您提供幫助。
1
使用Via Arrays保護射頻電路以防止
電磁干擾
在射頻走線的兩側添加屏蔽可以保護電路免受電磁干擾。Via Arrays可以充當屏蔽,保護射頻信號免受相鄰電路產生的電磁干擾。Via Arrays是一系列以特定模式圍繞射頻信號放置的過孔,形成一個屏障并防止電磁干擾。要在 Allegro X PCB Editor中將Via Arrays添加到設計中,可執行以下操作:1、選擇Place–Via Array.
2、 點擊theOptions面板.3、按下圖所示,在Options面板的Array Parameters Type列表中選中Both sides:
4、在設計面板中選擇RF走線,一個Via Arrays沿著RF走線的兩側顯示出來。5、在Array Parameter中調整過孔間距設置,可以在走線周圍獲得最佳的Via Arrays。6、在設計面板中的任意位置點擊,即將Via Arrays放置在走線的兩側。
2
向射頻平面添加接地過孔
在為所有射頻信號添加過孔陣列后,在PCB的射頻電路部分附近,使用接地過孔接地的大的鋪銅填充,可保持 PCB 的較低阻抗并改善對地參考。可以使用via array命令來添加接地過孔。以下圖像展示了 PCB 布局的射頻部分,射頻信號兩側由過孔保護,接地平面用接地過孔縫合。這個可視化圖像可以幫助大家理解過孔應如何放置,以便它們在射頻信號周圍創建一個屏障。
3
將射頻走線轉換為鋪銅
通常,射頻走線在縮頸點需要逐漸變細,避免其寬度的突然變化,以確保射頻信號的平滑過渡。然而,當設計師將射頻信號布線為弧形走線時,在走線進出元件時需要減小走線寬度的地方,無法進行逐漸變細操作。以下圖像顯示了一條在頸部區域出現阻抗變化的走線:
Shape為編輯提供了極大的靈活性。在布線的最后階段將射頻信號走線轉換為Shape可改善阻抗控制。在 Allegro X PCB Editor中將射頻走線轉換為Shape以增強設計靈活性,可執行以下操作:1、選擇Tools–Convert–Cline/Line to Shape
2、修改Options面板中設置。可以保留現有走線、保留網絡,或將shape更改為動態。3、要確定應轉換為shape的走線,請指定包含它們的區域或根據寬度應用過濾器。
4、選擇“End cap style”選項,為走線的起始和結束邊緣選擇一個形狀(正方形、圓形、八邊形或齊平),如下圖所示:
轉換為Shape后的射頻信號如下圖所示:
4
對射頻信號應用Mask Shapes:
在確定射頻形狀后,下一步是對射頻信號應用Mask Shapes 。這涉及將射頻形狀從信號層復制到Mask層。可以這樣做,在射頻信號層上方創建一個開放的掩模。這一步至關重要,因為它有助于維持射頻電路的特性阻抗。忽略這一步可能會改變射頻電路的特性阻抗,影響電路的性能。對射頻信號應用Mask Shapes 以滿足微帶線或共面波導的要求是很重要的。
5
結論
本文為大家提供了應對射頻 PCB 設計復雜性的知識和技術。通過學習所提供的解決方案,可以確保您的射頻 PCB 設計實現最佳的功率傳輸,并為 PCB 的整體可靠性和效率做出貢獻。實現過孔陣列并將射頻走線轉換為shape可增強信號完整性并保護射頻電路免受電磁干擾。
文章來源:Cadence
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