Должны ли неиспользуемые участки на верхнем слое моей РЧ-платы иметь разливы?

14

Я понимаю, что есть некоторые вопросы, связанные с этой темой, но я не видел ни одного, действительно относящегося к РФ.

Я работаю над двухслойным модулем Bluetooth, и у меня есть неиспользуемые пробелы в верхнем слое, которые я не могу решить, должны ли они быть заземлены, заливая переходные отверстия в нижний слой (который в основном представляет собой плоскую плоскость заземления) или нет , Я много занимался чтением / исследованиями, и, похоже, существуют противоречивые идеи о засыпках верхнего слоя. Итак, я обращаюсь к вам, ребята, и надеюсь, что кто-то, имеющий опыт в этом (дизайн радиочастотной платы является плюсом), может пролить свет на эту тему для меня.

Благодарность!

Для всех, кто интересуется этим или просто заинтересован, вот несколько полезных ресурсов, которые я нашел полезными:

  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

В большинстве вышеперечисленных источников упоминаются земляные работы и общий RF дизайн.

DigitalNinja
источник
1
Одна вещь, о которой вам, возможно, придется беспокоиться - это емкостная связь между верхней заливкой и вашими радиочастотными трассами - будьте осторожны, чтобы интервал в правилах проектирования как минимум вдвое превышал вашу ширину трассы. Кроме того, я полагаю, что Олин официально заявил о том, что первоклассная заливка не имеет значения в двухслойной доске, но я не могу найти пост сейчас.
Пол Л
3
Вот его пост: electronics.stackexchange.com/a/41923/56232
Пол Л

Ответы:

14

RF Engineering - это «Чистая Черная Магия». Сторонники будут настаивать, что это не так, но если у вас нет докторской степени по физике, это, вероятно, покажется так. Понятия сопротивления, емкости и индуктивности, которые имеют смысл при постоянном и низкочастотном (до некоторых МГц), полностью искажены, когда речь заходит о высокочастотном проектировании и реализации. Трассировки могут вести себя больше как резисторы или элементы импеданса, контактные площадки и зазоры выглядят как конденсаторы, углы как отражатели и т. Д. Полная сложность выходит за рамки даже небольшой книги по этой теме.

Короткий ответ: «RF» и «2-сторонняя печатная плата» редко встречаются вместе. Большинство радиочастотных (передающих) устройств используют 4-уровневую или более печатную плату, а внешние слои обычно являются плоскостями заземления. Некоторые скажут, что это скорее ошибка из-за осторожности, но для кого-то, кто не знаком с RF дизайном, это может означать разницу между рабочим дизайном или нет.

Для приемопередающего устройства, такого как Bluetooth, вблизи расположения антенны при передаче создаваемое электромагнитное поле может соединяться с близлежащими трассами (особенно когда их длина приближается к четверти длины волны) и индуцировать напряжения и токи, вызывая неустойчивое поведение. Вот почему используются наземные самолеты; поглотить эти волны. Рядом с антенной ЭМ самая сильная, поэтому их нельзя проложить там произвольно; Размеры и даже форма могут иметь решающее значение для правильной работы. Еще дальше это становится менее важной проблемой, поскольку электромагнитное поле рассеивается на обратном квадрате расстояния. Эта примечание к приложению TI затрагивает некоторые другие детали на высоких частотах.

Я бы сказал, что наиболее практичным решением является поиск эталонной компоновки печатной платы для конкретного используемого устройства BT и начало работы с нее. Надеюсь, производитель сделал один доступным. Для сравнения, вот небольшая картина одного такого дизайна. В этой таблице не упоминается много о печатной плате, вероятно, потому, что дизайнер потратил много времени, работая над ней. Печатная плата выглядит так, как будто она может быть двухсторонней, однако это неясно. Большую фотографию можно увидеть здесь . Следы видны на верхней стороне, и вы можете подумать: «А-а-а! Я знал, что можно сделать 2-х сторонние ...», однако заметны некоторые крошечные, но очень важные вещи:

  • Под антенной есть полоска переходных отверстий. Они расположены близко друг к другу, чтобы замкнуть все сильнейшие электромагнитные поля на землю.

  • Невозможно определить, замыкает ли левая сторона антенны заземление под логотипом шелкографии. Если это так, это может быть антенна PIFA .

  • На обратной стороне определенно есть, по крайней мере, частичная поверхность заземления, так как большая часть центральной печатной платы темная. Как объясняет Олин в приведенной выше ссылке Пола, несколько маленьких подушечек и следов здесь и там, вероятно, не будут иметь большого значения, но след длиной в дюйм или группа незаземленных нигде не вызывает проблем.

  • Микровыступы, видимые в некоторых из следов лицевой стороны, вероятно, соединяются с земной плоскостью. Они не были размещены волей-неволей, но заполняют как можно большую часть верхней поверхности, чтобы уменьшить EMI там как можно лучше. (Это попытка создать надежное устройство без использования большего количества слоев.) Может случиться так, что имеется достаточное количество верхних участков земли, покрывающих достаточно поверхности, что предотвращает сильное сцепление там. (Вы никогда не задумывались, почему в микроволновой печи есть отверстия в дверце, но микроволны не проникают? Это потому, что отверстия намного меньше частоты (длины волны), поэтому микроволны не могут проникнуть в нее.)

  • На задней стороне под антенной есть следы, которые, кажется, «ничего не делают» или нигде не соединяются. Как квадраты или прямоугольники. Вот тут-то и вступает в игру по-настоящему забавное дело РФ. Помните, что на высоких частотах панель может выступать в качестве конденсатора. Таким образом, эти следы, вероятно, предназначены для введения некоторой емкости или физического соединения в этом месте, даже через печатную плату. Это можно сделать, чтобы «соединить» одну часть резонирующего элемента (антенны) с другой, даже если не существует физического соединения.

RDTSC
источник
Спасибо за длинный и подробный ответ. Я ценю вашу помощь и время. Я также посмотрел и на другие эталонные проекты, и у всех них, кажется, есть островки отсыпки в верхнем слое. Насколько я понимаю, некоторые из них могут служить защитой от внешних электромагнитных и радиочастотных помех. Я в значительной степени скопировал эталонный дизайн, но моя плата должна немного отличаться из-за межсоединения и дополнительной микросхемы, которая достаточно изменяет компоновку, чтобы у меня было несколько пустых мест. Я не думаю, что это может повредить заполнить их, если я их прошивал?
DigitalNinja
Мне кажется, что эталонные конструкции, на которые я смотрел, имели бы больше выливания грунта на верхней стороне, если бы для них оставалось место (большая часть модулей вырвалась к краям платы). Это будет моя вторая версия, поскольку я допустил серьезную ошибку в своей первой. Так что в этот раз я очень разборчив. RF дизайн - это как волшебство. Удивительно, как небольшие изменения или что-то, о чем вы не думаете, могут вызвать проблемы. Не говоря уже о некоторых сумасшедших конструкциях антенн. У кого-нибудь есть контактная информация Мерлина?
DigitalNinja
Я бы сказал, спроектируйте это для изменения и запланируйте пересмотр или два. Оставьте несколько заземленных площадок без маски, и если это не сработает, попробуйте припаять небольшой металлический щит над этой частью. Если есть подозрение, что сигнальная линия улавливает электромагнитные помехи, соскребите некоторую изоляцию и припаяйте крышку 20 пФ или еще что-нибудь через нее. И посмотрите на ферритовые шарики, они с потерями на определенных частотах, но их индуктивность может быть сложной. К сожалению для нас, смертных, номер телефона Мерлина + x-xxx-xxx-xxxx . (Не позволил бы мне использовать символы $, ха!)
rdtsc
Еще раз спасибо! Звучит как план. Я просто собираюсь поделиться с тем, что я узнал, и сделать лучшее суждение о том, как земля поливает сверху. LOL, хорошая ссылка на "Мерлин".
DigitalNinja