Radyo Frekans PCB Tasarımı Hakkında

Radyo frekans çok hassas bir konu 🙂 iyi sonuç için her şeye dikkat etmek gerek pcb bile önemli bu konu hakkında hazırlanmış

RF PCB Dizayni

Bu yazimizda ise RF dizaynlarda dikkat edilmesi gereken hususlara degininecegiz. RF dizayn oldukca dikkat gerektiren ve bilgi isteyen bir konu. Türkiyede bu isi hakkiyla yerine getiren insanlarin sayisi bir elin parmaklarini geçecegini sanmiyorum. Microchip in bir seminerinde türkiyede araba alarmi konusunda isim yapmis bir firmanin ar-ge personeliyle sohbet etme sansim olmustu. Ozamanlar RF ürünleri olan bir firmanin ar-ge sinde çalisiyordum . Adam bana bu anten isini nasil hallediyorsunuz demisti, yani empedans uydurmayi sormustu ve en ufak bir fikri bile yoktuJ. Hazir modülleri veya çipleri alip kullandigimiz için dizayn için gerekli olan bilgi ve beceriye sahip degiliz maalesef.

Dedigim gibi benim de bu konuda çok tecrübem olmadigi için, aktaracagim bilgilerin bir kismi tecrübeye dayali, bir kismida tamamen teorik olacak.

Tanimlar

RF: 100 Mega Hertz den 2 Giga Hertz e kadar olan elektromanyetik dalgalar.

Microwave: 2 Giga Hertz üzeri elektromanyetik dalgalar

Microstrip: RF/Microwave sinyalleri iletmek için kullanilan PCB yollari

Stripline: Koaksiyel kablo gibi, sinyali iki ground plane arasinda ileten kablolar veya PCB de iki toprak katmani arasinda çizilen sinyal yollari.

VCO: Voltage Controlled Oscillator, Gerilim Kotrollü Osilatör

VSWR: Voltage Standing Wave Ratio, yani voltaj duran dalga orani demektir. Kaynak ile yük arasinda empedans uyumu yoksa, kaynaktan yüke gönderilen sinyallerin bir kismi geriye yansir, ve giden dalgalarla üstüste binerek maksimum ve minumum genlikler olustururlar. Bu genliklerin oranina Voltaj Duran Dalga orani denir. Bu oran nekadar düsük olursa okadar iyidir. Animasyonlu anlatim için buraya bakabilirsiniz

PCB dizayni ve dikkat edilmesi gereken hususlar

Sisteminizdeki Analog, RF ve Dijital kisimlari mutlaka birbirlerinden ayirin ve PCB yi çizerken bu bloklari tasarladiginiz gibi birbirlerine karistirmadan çizin. Ayni sekilde RF bilesenleride ayirin, örnegin VCO, Amplifikatör vs. gibi. PCB de yollari çizerken birinin yolunu digerlerinin içinden geçirmeyin.

Mutlaka multilayer (çok Katli) PCB kullanmalisiniz, Eger 2 katli PCB kullanacaksaniz , üst yüzde power, sinyaller ve komponentler, alt yüzde ise ground plane olmalidir.

RF/Microwave sinyalleri tasiyan PCB yollarinin uzunluklari çok önemlidir. Dalga boyunun yirmide biri uzunluguna kadar olan yollarda kayip olusmaz. 433 Mhz için bu uzunlugu hesaplarsak. λ(dalgaBoyu) = c (isik hizi)/f(Frekans) λ = 300000000/433000000 = 69,28 cm. λ/20 = 3,46 cm olarak bulunur. Yolun daha uzun çizilmesi gerekiyorsa hat sonunda L,C elemanlariyla empedans uyumu saglanmalidir.

çok katli PCB kulanacaksaniz kisa RF yollari komponent yüzünde çizmeye çalisin. Gürültüyü azaltmak için Power yollarini 2 toprak katmaninin arasindaki katta çizin. RF sinyal yollarinin altinda mutlaka toprak katmani olmalidir

RF sinyal yollari birbirlerinden uzak tutulmalidir. Aksi halde birbirlerine etki ederler. (Crosstalk)

RF sinyal hattinda mümkün oldugu kadar az via kullanin

RF IC’lerin toprak bacaklarini en kisa yoldan via’lar la topraga baglayiniziz. Birden fazla via kullanabilirsiniz, böylelikle topraktan kaynaklanan olumsuz etkileri azaltirsiniz.

PCB deki tüm katmanlarda çizimlerinizi bitirdiginizde kalan alanlara toprak bakir pour atin, yani kalan tüm alani toprak yapin ve bu alanlara λ/20 mesafe araliklariyla toprak katlarina inen via’lar yerlestirin.

RF sinyali, toprak ile kilavuzlayarak tasiyin.

PCB yollarindaki dönüsleri köseli çizmeyin

Birbirine baglanan yollari T seklinde baglayin

Bobinler çevrelerinde büyük elektromanyetik alanlar olustururlar, bu yüzden birbirlerine çok yakin yerlestirmeyin ki birbirlerini etkilemesinler.

Besleme voltajlarini dekuple edin. Asagida örnek bir devre ve çizilen PCB’sini görebilirsiniz. Düsük degerli kapasitenin çipe daha yakin yerlestirildigine dikkat edin.

Analog ve Dijital topraklari birbirlerinden yari olusturun ve ferrit bead’ler le birbirlerine baglayin.

Burada yazmadigim daha bir sürü dikkat edilmesi gereken husus var. Dedigim gibi RF dizayn zor zanaat. 🙂 Bizim gibi hazir modül kullanicilari için bukadari yeterli olur. Cep telefonu PCB’si yapmayacagiz 🙂

Kaynak: http://www.teknobakis.com/rf-pcb-dizayni