Verstärkungsstufen separat abschirmen

Bei der Montage von HF-Verstärkern im VHF-Bereich auf einer Leiterplatte sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Kein Anspruch auf Vollständigkeit, nur einige Gedanken zur Diskussion.
1) Verstärker müssen versorgt werden, die wiederum entkoppelt werden müssen: Dies ist der Weg Nr. 1 für unerwünschte Effekte; In einem alten Projekt verteilte ich Strom auf mehrere Module, indem ich große Spuren von einer gemeinsamen +28 V verwendete und mit einer Pi-CLC-Schaltung entkoppelte; Spuren und nicht eine einzelne Ebene, um eine gemeinsame Impedanzkopplung durch V+ zu vermeiden. Für große Leistung und großen Strom, da die Versorgungsspannung nie über einigen Zehntel Volt liegt, müssen Sie die Wärmeableitung in Ihren Leiterbahnen entwerfen (z. B. 35/70 Mikrometer Kupfer, äußere Leiterbahnen für Strom, ...).
2) Um Kondensatoren verteilen, um die Versorgungsimpedanz bei VHF zu verbessern; keine so hohe Frequenz, dass eine verteilte Kapazität erforderlich wäre, z. B. durch die Leiterplatte selbst.
3) Unnötig zu sagen, eine gute Masseebene gibt Kondensatoren eine gute Referenz und ist vorteilhaft, um das Klingeln zu reduzieren.
4) Sie sagen, dass A2 und A3 (1) durch 0-Ohm-Widerstände umgangen werden können: Bedenken Sie, dass alle diese Module mit Übertragungsleitungen gespeist werden müssen gebaut für 50 Ohm (oder was auch immer es ist) charakteristische Impedanz; Diese 0 Ohm sind eine Diskontinuität und eine Ursache für Fehlanpassungen für Rückflussdämpfung und Rückwärtsleistung. Besser, wenn Sie HF-Relais verwenden oder eine Koaxialleitung manuell neu konfigurieren.
5) wenn Verstärker Module in metallischen Gehäusen sind, sind sie wahrscheinlich bereits gut abgeschirmt; Wenn es sich um Komponenten / Hybride handelt, ist eine Abschirmung erforderlich, wie Sie vorschlagen, aber ... erstens kann die Abschirmung die Modulantwort elektromagnetisch belasten und ändern (nicht dramatisch), und zweitens müssen Sie unter Berücksichtigung Ihrer 110-dB-Verstärkung Verstärker und Filter getrennt halten , unter Verwendung von metallischen Separatoren, da es sonst zu einer Rauschaufnahme zwischen Ausgang und Eingang und zu Schwingungen kommen kann. Was normalerweise bei der Verwendung einer Art Abschirmgehäuse getan wird, ist die Verwendung von Koax-Kondensatoren zur Entkopplung beim Durchgang durch die Wand.
6) das Verteilen von Signalen als Streifenleitungen innerhalb der Leistungsschichten statt als Mikrostreifen in Betracht ziehen, um Streukopplung und -strahlung zu reduzieren; Frequenz niedrig genug ist, damit beide aus reiner HF-Sicht funktionieren.

Besteht die Möglichkeit, dass die Abschirmung die Leistung eines Verstärkers beeinträchtigt, indem sie aufgrund eines Signallecks unter dem platzierten Verstärker eine strahlende Struktur bereitstellt?

Ich weiß nicht, was Sie damit meinen, verwenden Sie die Schaltungstheorie, um zu modellieren, was in einem Kabel vor sich geht. Wie im Diagramm unten von hier . Elektrische Felder koppeln über Kapazität, Magnetfelder über Induktivität. Es kann schwierig sein, in der Prototyping-Phase zu modellieren, normalerweise versuchen Sie Ihr Bestes, und wenn Sie Rauschen in Ihrem Signal sehen, ändern Sie das Kabel oder die Schaltung (aber es kann modelliert werden, aber normalerweise mit einer Art Experiment mit dem tatsächlichen Kabel).

Die Abschirmung blockiert elektrische Felder, aber nicht magnetische. Das andere Problem bei der Abschirmung besteht darin, dass auf der Außenseite der Abschirmung kein großer Strom fließen kann, da dieser sonst magnetisch (über Gegeninduktivität) mit dem Innenleiter koppelt und Rauschen erzeugt.

Abschirmungen blockieren auch Rauschen vom Leiter von innen nach außen, und die Abschirmung ist normalerweise mit Gehäusemasse oder Leiterplattenmasse verbunden. Wenn es auf diesen Gründen Rauschen gibt, kann es die Abschirmung in eine nette Antenne verwandeln.

Sollte ich bei der Abschirmung von Bühnen auch nahegelegene Filter und andere passive Elemente in das Gehäuse einbauen?

Die ideale Abschirmung würde die gesamte Elektronik und Ihren Sensor umschließen, um zu verhindern, dass elektrische Streufelder auf Ihr Gerät einwirken, versuchen Sie, einer idealen Abschirmung so genau wie möglich zu folgen. Wenn Sie glauben, dass es zu einem Übersprechen zwischen den Verstärkerstufen kommt, modellieren Sie dies als Kondensator mit einigen pfs zwischen den Stufen (oder 10 pfs als Obergrenze), um elektrische Felder durch Luft zu simulieren. Wenn dies Probleme für Ihr Design verursacht, müssen Sie möglicherweise eine Abschirmung zwischen den Stufen platzieren. Die Höhe der Kapazität hängt vom Design Ihrer Platine ab, kann aber mit Leiterbahnrechnern berechnet werden.

Wäre die korrekte Platzierung und Leistungsbewertung solcher Schilde schwierig? Ich habe einen sehr engen Zeitplan und kann die Wirksamkeit von ihnen sicherlich nicht testen.

Wenn dies der Fall ist, bauen Sie eine Lösung ein, bevor Sie die Platine bauen. Wenn Sie sich beispielsweise nicht sicher sind, ob Sie zwischen den Stufen eine Abschirmung benötigen, finden Sie eine EMI-Dichtung oder Kupferwand, die Sie später installieren können. Versuchen Sie es ohne und fügen Sie es später bei Bedarf hinzu. Kupferband leistet beim Prototyping einen großen Beitrag, und wenn Sie nur eine kleine Menge für die Produktion haben, verwenden Sie einfach Kupferband. Oder wenn Sie den Schild herstellen (wie mit einer CNC), dann bauen Sie einfach einen Schild mit mehreren Räumen.

Sollte ich stattdessen versuchen, alle Verstärkerstufen in einem Abschirmblock zu kapseln? Ich meine nicht ein äußeres Gehäuse für die Platine, da ich wahrscheinlich eines machen werde.

Ja, aus mechanischen/bearbeitungstechnischen Gründen.

Hier ist eine der Herausforderungen bei Breitbandverstärkern

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}