RF 및 무선 PCB 설계

Sep 13, 2023

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RF는 거의 보편화되고 있습니다. 집에 안테나가 하나 이상 포함된 장치는 몇 개입니까? 자동차, 항공우주, 국방, IoT 부문은 모두 무선 통신의 한계를 뛰어넘고 있습니다. 그러나 RF PCB를 설계하는 것은 일반적인 보드를 설계하는 것과 많이 다릅니다.

우리는 최근 RF PCB 및 무선 애플리케이션 설계에 대한 전반적인 논의를 위해 IPC 강사 Kris Moyer를 만났습니다. Kris는 무엇보다도 RF 설계를 가르치기 때문에 우리는 그에게 RF 설계 기술, 무선 애플리케이션 설계가 기존 PCB 레이아웃과 어떻게 다른지, 자체 안테나를 설계하는 경우와 상용 기성품(COTS)을 사용하는 경우에 대해 논의해 달라고 요청했습니다. 안테나.

앤디 쇼네시: 크리스님, RF 및 무선 PCB 시장에 대해 말씀해주세요. PCB 시장의 나머지 부분과 비교하면 어떻습니까?

크리스 모이어: 결코 거대하지는 않지만, 스마트 기기와 IoT 기기의 증가로 확실히 성장하고 있습니다. 디자인하는 것은 쉽지 않습니다. 최신 휴대폰이나 GPS, Wi-Fi 안테나, 셀룰러 안테나, Bluetooth 안테나가 있는 최신 스마트 시계를 생각해 보세요.

해피 홀든:이제 무선 충전이 가능해졌습니다.

모이어: 오른쪽. 따라서 하나의 보드에는 5개의 서로 다른 RF 주파수와 모듈이 동시에 실행됩니다. 군대, NASA 및 SpaceX와 같은 다른 조직이 수백 개의 작은 위성으로 무엇을 하고 있는지에 관해 우리가 알지 못하는 것은 아마도 5개 이상일 것입니다. 가장 큰 질문은 이 모든 것을 어떻게 서로 방해하지 않고 함께 작동하게 할 수 있느냐는 것입니다.

쇼네시:독자들은 안테나와 안테나 설계에 대해 많은 질문을 가지고 있습니다.

모이어: 이는 안테나 설계 자체뿐만 아니라 Bluetooth 및 Wi-Fi 프로토콜, FCC 준수, 시스템 수준 설계를 설계하여 이러한 다양한 통신 방법을 모두 통합하는 것을 의미합니다. 이와 관련된 모든 종류의 다양한 IEEE 프로토콜과 이들이 서로 상호 작용하거나 간섭할 수 있는 방법이 있습니다. SMA 커넥터, 제어된 임피던스, 웨이브 캐비티 등을 어떻게 처리합니까?

라디오 시절에는 말 그대로 증폭기, 송신기, 수신기에 불과했습니다. 안테나의 디자인은 주파수 등을 제어하기 때문에 매우 중요했습니다. 그래서 옛날에는 TV 안테나를 사용했는데, 특히 삼각형 모양의 오래된 TV 안테나가 그랬습니다. 안테나의 각 길이가 서로 다른 주파수를 포착하기 때문에 그들은 삼각형 모양을 사용했습니다. 요즘은 안테나 디자인뿐만 아니라 어떤 칩을 사용해야 하는지도 중요합니다. 실제로 3D 안테나뿐만 아니라 칩 패키지에 미리 포장된 안테나도 판매하고 있습니다. 1206 또는 칩 패키지와 동등한 Bluetooth 안테나를 구입하여 보드에 납땜하면 됩니다.

쇼네시:앞으로 가장 쉬운 방법은 기성품 안테나를 사용하는 것인 것 같습니다. 왜냐하면 그것이 검증되었고 예비 작업이 완료되었기 때문입니다.

모이어: 기술적으로 "구리 기하학 장치"인 안테나를 설계하는 데는 더 많은 수학이 필요합니다. 보드 트레이스 자체에서 안테나를 설계하려는 경우 여기에는 많은 엔지니어링 수학과 분석이 필요합니다. 특히, 안테나가 제대로 작동하도록 하려면 SAP 또는 mSAP 프로세스로 변환해야 표준 빼기 프로세스에서 얻는 비이상적인 형상을 얻지 못합니다. 특히 긴 직선 트레이스를 만드는 대신 안테나를 구불구불하게 만드는 경우 보드 공간을 절약하기 위해 너비와 간격에 대해 훨씬 더 부지런해야 합니다.

구불구불한 패턴을 사용하면 이제 간격 너비와 회전 전 길이가 길이 일치를 위해 수행하는 단순한 구불구불한 패턴보다 훨씬 더 중요합니다. 실제 안테나를 설계하려면 훨씬 더 많은 수학이 필요합니다. 반면에 부품을 구매하고 연결하는 작업만 하고 있다면 여전히 RF 보드 라우팅 기술을 사용하고 있지만 안테나 설계의 복잡한 수학은 없습니다.