ホームアプリケーションRF・マイクロ波
RF エンジニアリング

RF・マイクロ波PCB設計

アンテナ設計、RFフィルタ、パワーアンプをマスターします。VHFからミリ波まで、 厳しいRF仕様を満たすPCBを設計する技術を学びます。

RF設計の要点

  • 全長50Ωインピーダンス整合
  • 連続した途切れのないグランドプレーン
  • 低損失基板材料
  • ビアインダクタンスの最小化
  • 敏感回路のシールド

周波数帯と材料選択

周波数帯周波数アプリケーション推奨材料
VHF30-300 MHzFMラジオ、テレビ放送FR-4
UHF300 MHz-3 GHzセルラー、WiFi、GPSFR-4/Rogers
S-Band2-4 GHzWiFi、気象レーダーRogers RO4350
C-Band4-8 GHz衛星、WLANRogers RO4003
X-Band8-12 GHzレーダー、衛星通信Rogers/Taconic
Ku-Band12-18 GHz衛星TV、レーダーRogers 3003
K-Band18-27 GHz5G、バックホールRT/duroid
mmWave28-100 GHz5G、車載レーダーRT/duroid 5880

RF設計の基礎

インピーダンス整合

スミスチャートまたは整合ネットワークを使用します。ほとんどのアプリケーションでVSWR < 1.5:1を目標とします。帯域幅要件に基づいてL整合、Pi整合、またはトランス整合を選択します。

Sパラメータ

S11(リターンロス)は通常 < -10 dB。S21は挿入損失または利得を測定します。Sパラメータは RF シミュレーションと特性評価に不可欠です。

グランド戦略

オーディオには単点グランド、RFには分散グランド。絶縁にはビアフェンスを使用。敏感な回路にはガードトレースとシールド缶を使用。

よくある質問

RF PCB設計とデジタルPCB設計の違いは何ですか?

RF設計には、正確なインピーダンス制御、低損失材料、および寄生要素への注意が必要です。すべてのトレースは伝送線路です。グランドプレーンは連続している必要があります。ビアのインダクタンスが重要です。部品配置が性能に影響します。リターンロスとVSWRが重要な仕様になります。トレース間の電磁結合が主要な懸念事項です。

RFでマイクロストリップとCPWのどちらを選ぶべきですか?

マイクロストリップは10 GHz以下でより単純で一般的です。CPW(コプレーナ導波路)は分散が低く部品実装が容易なため、10 GHz以上で優れています。最高の絶縁にはGCPW(接地CPW)を使用してください。CPWはミリ波、トランジション、信号近くに厳密なグランド定義が必要な場合に推奨されます。

RF設計においてグランドビアの重要性は何ですか?

グランドビアは低インダクタンスのリターンパスを提供し、平行板モードの伝播を防ぎます。共振を抑制するためにλ/10以下の間隔でビアを配置してください。ミリ波(28+ GHz)では、ビア間隔が1mm未満を意味します。絶縁のためにRFトレースの周囲にビアフェンスを使用してください。グランドパッドごとに複数のビアを使用するとインダクタンスが低減されます。