Le aree inutilizzate sullo strato superiore del mio PCB RF devono presentare versamenti di massa?


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Mi rendo conto che ci sono alcune domande relative a questo argomento, ma non ne ho viste nessuna specifica per le RF.

Sto lavorando su un modulo Bluetooth a 2 strati e ho alcuni spazi inutilizzati sul livello superiore che non riesco a decidere se devono essere versati a terra con cuciture via al livello inferiore (che è principalmente un piano di massa solido) o no . Ho fatto molte letture / ricerche e sembra che ci siano idee contrastanti sui versamenti del terreno dello strato superiore. Quindi, sto contattando voi gente e spero che qualcuno con esperienza in questo (il design della scheda RF sia un vantaggio) possa farmi luce su questo argomento per me.

Grazie!

Per chiunque cerchi questo o sia solo interessato, ecco alcune buone risorse che ho trovato utili:

  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

La maggior parte delle fonti sopra menzionate versa il terreno e la progettazione RF complessiva.


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Una cosa di cui potresti preoccuparti è l'accoppiamento capacitivo tra il getto superiore e le tracce RF: fai attenzione che la spaziatura nelle regole di progettazione sia almeno il doppio della larghezza della traccia. Inoltre, credo che Olin sia stato registrato dicendo che un lancio da terra non fa la differenza in una scheda a 2 strati, ma non riesco a trovare il post ora.
Paul L,

Risposte:


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RF Engineering è "Pure Black Magic". I sostenitori insisteranno che non lo è, ma a meno che tu non abbia un dottorato in fisica, probabilmente sembrerà così. I concetti di resistenza, capacità e induttanza, che hanno senso in DC e bassa frequenza (fino ad alcuni MHz), sono completamente distorti quando si tratta di progettazione e implementazione ad alta frequenza. Le tracce possono comportarsi più come resistori o elementi di impedenza, i pad e gli spazi vuoti sembrano condensatori, angoli come riflettori, ecc. Le complessità complete vanno oltre anche un breve libro sull'argomento.

La risposta breve è che "RF" e "PCB a 2 facciate" sono raramente ascoltati insieme. La maggior parte dei dispositivi RF (trasmittenti) utilizza un PCB a 4 o più strati e gli strati esterni sono in genere piani di massa. Alcuni diranno che questo è più un errore dal lato della cautela, ma per qualcuno che non ha familiarità con il design RF, può significare la differenza tra un design funzionante o meno.

Per un dispositivo ricetrasmettitore come il Bluetooth, vicino alla posizione dell'antenna durante la trasmissione, il campo elettromagnetico prodotto può accoppiarsi alle tracce vicine (specialmente quando la loro lunghezza si avvicina a un quarto della lunghezza d'onda) e indurre tensioni e correnti, causando un comportamento irregolare. Questo è il motivo per cui vengono utilizzati i piani di massa; per assorbire queste onde. Vicino all'antenna l'EM è più forte, quindi non possono essere collocati arbitrariamente lì; dimensioni e forma uniforme possono essere fondamentali per il corretto funzionamento. Più lontano, diventa meno un problema, poiché il campo EM si dissipa nel quadrato inverso della distanza. Questa nota dell'app TI tocca alcuni degli altri dettagli alle alte frequenze.

Direi che la soluzione più pratica è quella di trovare un layout PCB di riferimento per il particolare dispositivo BT utilizzato e iniziare da lì. Spero che il produttore ne abbia reso disponibile uno. Per fare un confronto, ecco una piccola immagine di uno di questi design. Il suo foglio dati non menziona molto il PCB, probabilmente perché il progettista ha trascorso molto tempo a lavorarci su. Il PCB appare come se potesse essere un fronte / retro, tuttavia non è chiaro. Una foto più grande può essere vista qui . Tracce si vedono sul lato superiore e potresti pensare "Aaha! Sapevo che si poteva fare su 2 lati ..." tuttavia si notano alcune cose minuscole ma molto importanti:

  • C'è una striscia di via sotto l'antenna. Questi sono ravvicinati per cortocircuitare a terra tutti i campi EM più forti.

  • È impossibile stabilire se il lato sinistro dell'antenna si mette a terra sotto il logo della serigrafia. In tal caso, potrebbe essere un'antenna PIFA .

  • C'è sicuramente almeno un piano di massa parziale sul retro, poiché la maggior parte del PCB centrale è scuro. Come Olin spiega nel link sopra di Paul, alcuni piccoli rilievi e tracce qui e là probabilmente non importeranno molto, ma una traccia lunga un pollice o un gruppo di parti non messe a terra ovunque richiedono problemi.

  • Le micro-vie viste in alcune delle tracce del lato anteriore probabilmente si collegano al piano terra. Questi non sono stati posizionati volenti o nolenti, ma riempiono il più possibile la superficie superiore per ridurre l'IME nel miglior modo possibile. (Questo è un tentativo di provare a produrre un dispositivo robusto senza usare più strati.) Può darsi che ci siano abbastanza aree del terreno superiore, che coprono abbastanza la superficie, da impedire molto accoppiamento lì. (Vi siete mai chiesti perché un forno a microonde ha buchi nella porta, ma non ci sono microonde? Questo perché i fori sono molto più piccoli della frequenza (lunghezza d'onda), quindi le microonde non possono penetrarlo.)

  • Probabilmente ci sono tracce sul retro sotto l'antenna che sembrano "non fare nulla" o collegarsi da nessuna parte. Come quadrati o rettangoli. È qui che entra in gioco il business davvero divertente della RF. Ricorda alle alte frequenze, un pad può apparire come un condensatore. Quindi quelle tracce sono probabilmente progettate per introdurre una certa capacità o accoppiamento fisico in quella posizione, anche attraverso il PCB. Questo può essere fatto per "connettere" una parte di un elemento risonante (antenna) con un'altra, anche se non esiste alcuna connessione fisica.


Grazie per la risposta lunga e dettagliata. Apprezzo il tuo aiuto e il tuo tempo. Ho visto anche altri progetti di riferimento e sembrano tutti avere isole di terra che si riversano sullo strato superiore. Comprendo che alcuni di questi potrebbero fungere da scudo dall'interferenza EMI e dalle interferenze RF. Ho praticamente copiato un progetto di riferimento, ma la mia scheda deve essere un po 'diversa a causa dell'interconnessione e di un IC aggiuntivo, che cambia il layout abbastanza da dove ho degli spazi vuoti. Non penso che possa rovinarli se li cucisco bene?
DigitalNinja,

Mi sembra che i progetti di riferimento che ho visto avrebbero avuto più colate sul lato superiore se lo spazio lo avesse permesso (la maggior parte dei moduli si rompe ai bordi della scheda). Questa sarà la mia seconda versione, poiché ho commesso un grave errore nel mio primo. Quindi questa volta sono molto esigente. Il design RF è come per magia. È incredibile come un piccolo cambiamento o qualcosa che non pensi possa causare un problema. Per non parlare di alcuni dei pazzi progetti di antenne. Qualcuno ha le informazioni di contatto di Merlin?
DigitalNinja,

Direi, progettalo per l'alterazione e pianifica una revisione o due. Lascia alcuni tappetini non mascherati e, se non funziona, prova a saldare un piccolo scudo di metallo su quella parte. Se si sospetta che una linea di segnale raccolga EMI, rimuovere un po 'di isolante e saldare un tappo da 20pF o quant'altro. E guarda nelle perle di ferrite, sono in perdita a certe frequenze ma la loro induttanza può essere difficile. Sfortunatamente per noi mortali, il numero di telefono di Merlin è + x-xxx-xxx-xxxx . (Non mi permetterebbe di usare $ simboli, ah!)
rdtsc,

Grazie ancora! Suona come un piano. Vado solo con quello che ho imparato e darò il miglior giudizio possibile sui versamenti di terra in cima. LOL, buon collegamento a "Merlin".
DigitalNinja,
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