본 논문에서는 유럽에서 사용되는 이동형 디지털 방송인 DVB-T/H 신호를 수신 및 신호처리 가능한 DVB-T/H SiP를 제작하였다. DVB-T/H SiP는 칩이 PCB 내부에 삽입될 수 있는 IC-임베디드 PCB 공정을 적용하여 설계되었다. DVB-T/H SiP에 삽입된 DVB-T/H IC는 신호를 수신하는 RF 칩과 어플리케이션 프로세서에서 활용할 수 있도록 수신된 신호를 변환하는 디지털 칩 2개를 원칩화한 모바일 TV용 ...
본 논문에서는 유럽에서 사용되는 이동형 디지털 방송인 DVB-T/H 신호를 수신 및 신호처리 가능한 DVB-T/H SiP를 제작하였다. DVB-T/H SiP는 칩이 PCB 내부에 삽입될 수 있는 IC-임베디드 PCB 공정을 적용하여 설계되었다. DVB-T/H SiP에 삽입된 DVB-T/H IC는 신호를 수신하는 RF 칩과 어플리케이션 프로세서에서 활용할 수 있도록 수신된 신호를 변환하는 디지털 칩 2개를 원칩화한 모바일 TV용 SoC 이다. SiP 에는 DVB-T/H IC를 동작하기 위해 클럭소스로써 38.4MHz의 크리스탈을 이용하고, 전원공급을 위해 3MHz로 동작하는 DC-DC Converter와 LDO를 사용하였다. 제작된 DVB-T/H SiP는 8mm x 8mm 의 4 Layer로 구성되었으며, IC-임베디드 PCB 기술을 사용하여 DVB-T/H IC는 2층과 3층에 배치시켰다. IC-임베디드 PCB 구조로 인한 영향은 크게 Power Integrity, Signal Integrity, EMI를 고려하여 분석하였다. Power Integrity 측면에서는 DC-DC Converter로부터 공급되는 전원이 IC에 이르기까지 모듈의 특수한 구조로 인해 나타난 비아와 Return Current Path가 확보되지 않은 Power 전달선을 거치며 받게 되는 영향을 확인하고, 이를 수정하기 위한 방법에 대해 고려하였다. RF Line의 경우 Substrate 층이 일정하게 확보되지 않고, 실리콘이 존재하는 부분이 Signal Integrity에 작용하는 영향을 확인하였다. 또한, 모듈의 Top층에 존재하는 크리스탈과 DC-DC Converter로부터 발생한 EMI가 PCB 내부에 존재하는 IC에 주는 영향을 시뮬레이션과 측정을 통해 확인 하였다. 시뮬레이션 결과 Ground Plane과 비아의 확보로 RF 신호선의 감도가 개선되었으며 SiP로 제작하는 경우에 Power 전달선에 존재하는 캐패시터와 인덕터의 조정이 필수적임을 확인하였다. 제작된 DVB-T/H SiP의 전력 소모는 평균 297mW이며 전력 효율은 87%로써 기존 모듈과 동등한 수준으로 구현되었고, 크기는 기존 모듈과 비교하여 70% 이상 감소하였다. 그러나 기존 모듈 대비 평균 3.8dB의 수신 감도 하락이 나타났다. 이는 SiP에 존재하는 DC-DC Converter의 노이즈로 인한 2.8dB의 신호 감도 저하에 기인한 것이다.
본 논문에서는 유럽에서 사용되는 이동형 디지털 방송인 DVB-T/H 신호를 수신 및 신호처리 가능한 DVB-T/H SiP를 제작하였다. DVB-T/H SiP는 칩이 PCB 내부에 삽입될 수 있는 IC-임베디드 PCB 공정을 적용하여 설계되었다. DVB-T/H SiP에 삽입된 DVB-T/H IC는 신호를 수신하는 RF 칩과 어플리케이션 프로세서에서 활용할 수 있도록 수신된 신호를 변환하는 디지털 칩 2개를 원칩화한 모바일 TV용 SoC 이다. SiP 에는 DVB-T/H IC를 동작하기 위해 클럭소스로써 38.4MHz의 크리스탈을 이용하고, 전원공급을 위해 3MHz로 동작하는 DC-DC Converter와 LDO를 사용하였다. 제작된 DVB-T/H SiP는 8mm x 8mm 의 4 Layer로 구성되었으며, IC-임베디드 PCB 기술을 사용하여 DVB-T/H IC는 2층과 3층에 배치시켰다. IC-임베디드 PCB 구조로 인한 영향은 크게 Power Integrity, Signal Integrity, EMI를 고려하여 분석하였다. Power Integrity 측면에서는 DC-DC Converter로부터 공급되는 전원이 IC에 이르기까지 모듈의 특수한 구조로 인해 나타난 비아와 Return Current Path가 확보되지 않은 Power 전달선을 거치며 받게 되는 영향을 확인하고, 이를 수정하기 위한 방법에 대해 고려하였다. RF Line의 경우 Substrate 층이 일정하게 확보되지 않고, 실리콘이 존재하는 부분이 Signal Integrity에 작용하는 영향을 확인하였다. 또한, 모듈의 Top층에 존재하는 크리스탈과 DC-DC Converter로부터 발생한 EMI가 PCB 내부에 존재하는 IC에 주는 영향을 시뮬레이션과 측정을 통해 확인 하였다. 시뮬레이션 결과 Ground Plane과 비아의 확보로 RF 신호선의 감도가 개선되었으며 SiP로 제작하는 경우에 Power 전달선에 존재하는 캐패시터와 인덕터의 조정이 필수적임을 확인하였다. 제작된 DVB-T/H SiP의 전력 소모는 평균 297mW이며 전력 효율은 87%로써 기존 모듈과 동등한 수준으로 구현되었고, 크기는 기존 모듈과 비교하여 70% 이상 감소하였다. 그러나 기존 모듈 대비 평균 3.8dB의 수신 감도 하락이 나타났다. 이는 SiP에 존재하는 DC-DC Converter의 노이즈로 인한 2.8dB의 신호 감도 저하에 기인한 것이다.
This paper reports the fabrication of a DVB-T/H System in Package (SiP) that is able to receive and process the DVB-T/H signal. The DVB-T/H is European telecommunication standard for Digital Video Broadcasting (DVB). An IC-embedded Printed Circuit Board (PCB) process that a chip is interposed betwee...
This paper reports the fabrication of a DVB-T/H System in Package (SiP) that is able to receive and process the DVB-T/H signal. The DVB-T/H is European telecommunication standard for Digital Video Broadcasting (DVB). An IC-embedded Printed Circuit Board (PCB) process that a chip is interposed between PCB layers applies to the DVB-T/H SiP. The chip inserted in DVB-T/H SiP is the System on Chip (SoC) for mobile TV. It is comprised of a RF block for DVB-T/H RF signal and a digital block to convert received signal to digital signal for an application processor. To operate the DVB-T/H IC, a 3MHz DC-DC converter and LDO are on the DVB-T/H SiP. And a 38.4MHz crystal is used as a clock source. The fabricated DVB-T/H SiP form 4 layers which size is 8mm x 8mm. The DVB-T/H IC is located between 2nd and 3rd layer. The effects of IC-embedded PCB structure are analyzed with considering of power integrity, signal integrity and EMI. In the power integrity, it is confirmed the effect that there is unstable power by vias, lines within return current path in SiP module's unusual structure. The several methods are suggested to compensate these effects. The RF lines have irregular substrate layer and silicon layer in the module. It is researched the effect of the unsettled RF line's return current path to the signal integrity. And, it is simulated that the effect of EMI generated from the crystal and DC-DC converter on the top of the module to IC in the SiP module. According to the result of simulation, the RF signal sensitivity is improved since the layout modification of the ground plane and via. And we checked the adjustment of LC value is necessary to reduce the noise on power transmission in a SiP. In spite of the size of a DVB-T/H SiP is decreased over 70% than reference module, the power consumption and efficiency is on a par. The average power consumption is 297mW and efficiency is 87%. But, the RF signal sensitivity is declined by average 3.8dB. This is caused by the decrease of the RF signal sensitivity which is 2.8dB, because of the noise from the DC-DC converter.
This paper reports the fabrication of a DVB-T/H System in Package (SiP) that is able to receive and process the DVB-T/H signal. The DVB-T/H is European telecommunication standard for Digital Video Broadcasting (DVB). An IC-embedded Printed Circuit Board (PCB) process that a chip is interposed between PCB layers applies to the DVB-T/H SiP. The chip inserted in DVB-T/H SiP is the System on Chip (SoC) for mobile TV. It is comprised of a RF block for DVB-T/H RF signal and a digital block to convert received signal to digital signal for an application processor. To operate the DVB-T/H IC, a 3MHz DC-DC converter and LDO are on the DVB-T/H SiP. And a 38.4MHz crystal is used as a clock source. The fabricated DVB-T/H SiP form 4 layers which size is 8mm x 8mm. The DVB-T/H IC is located between 2nd and 3rd layer. The effects of IC-embedded PCB structure are analyzed with considering of power integrity, signal integrity and EMI. In the power integrity, it is confirmed the effect that there is unstable power by vias, lines within return current path in SiP module's unusual structure. The several methods are suggested to compensate these effects. The RF lines have irregular substrate layer and silicon layer in the module. It is researched the effect of the unsettled RF line's return current path to the signal integrity. And, it is simulated that the effect of EMI generated from the crystal and DC-DC converter on the top of the module to IC in the SiP module. According to the result of simulation, the RF signal sensitivity is improved since the layout modification of the ground plane and via. And we checked the adjustment of LC value is necessary to reduce the noise on power transmission in a SiP. In spite of the size of a DVB-T/H SiP is decreased over 70% than reference module, the power consumption and efficiency is on a par. The average power consumption is 297mW and efficiency is 87%. But, the RF signal sensitivity is declined by average 3.8dB. This is caused by the decrease of the RF signal sensitivity which is 2.8dB, because of the noise from the DC-DC converter.
주제어
#embedded pcb signal integrity power integrity emi
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