射频电路板设计技巧5
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射频电路PCB设计处理技巧1.地线设计:射频信号的传输对地线的布局和设计要求较高。
尽量使用多层板设计,确保地线的良好连接。
地线应该是厚而宽的,并且应该避免地线上的任何断点或改变形状的地方。
减少地线的长度,以降低地线的阻抗。
对于高频信号,建议使用分割式地线,即将地线分为多段,以减少反射和传导电磁干扰。
2.信号线和电源线的隔离:信号线和电源线在PCB上布局时应尽量相隔一定距离,尤其是高频信号线和高功率电源线。
这样可以减少信号线受到电源线干扰的可能性。
如果无法避免信号线和电源线的交叉,可以采用屏蔽罩、地线隔离等方法来降低干扰。
3.分割信号层和电源层:在多层板设计中,应尽量将信号层和电源层分离。
这样可以避免电源线的干扰对信号的影响。
当然,分割信号层和电源层时需要注意地线的布置,在高频电路中,应将地线布置在相对靠近信号层的位置。
4.PCB阻抗匹配:射频信号的传输需要保持恒定的阻抗,以避免反射和能量损失。
在设计PCB时,可以通过合理选择布线宽度、地线间距等参数来匹配所需的阻抗。
同时,为了减少匹配阻抗带来的干扰,可以在射频电路上添加滤波电容或电感等组件。
5.规避时钟信号干扰:时钟信号在高频射频电路中很容易产生干扰。
为了规避时钟信号干扰,可以在设计PCB时将时钟线与其他信号线相隔离,尽量减少与时钟信号平行的信号线的长度。
同时,可以在时钟信号线旁边添加地线来降低干扰。
6.良好的电源和接地规划:良好的电源和接地规划对射频电路的性能和稳定性至关重要。
尽量减少电源和地线的共享,避免共地引起的干扰。
可以使用独立的电源线来供应射频电路。
此外,电源和地线的连接处应采用短而宽的线路,以降低阻抗。
7.屏蔽处理:在高频射频电路设计中,经常会遇到需要屏蔽的情况。
这时可以使用屏蔽罩或屏蔽板来将信号线隔离开来,避免干扰。
屏蔽罩可以是金属板,也可以是金属层布膜,关键是要保证良好的接地。
8.热管理:在射频电路中,发热问题可能会导致性能下降。
射频集成电路设计与实现技巧射频集成电路(RFIC)是指将射频电路与其他模拟和数字电路在同一芯片上集成的电路。
它在现代通信系统、无线电设备和雷达等领域中得到广泛应用。
在射频集成电路设计与实现过程中,掌握一些技巧是非常重要的。
本文将介绍一些射频集成电路设计与实现的技巧,帮助读者更好地应对挑战。
一、高频设计原则在射频集成电路设计中,需要遵循一些高频设计原则,以保证电路性能的稳定和优良。
首先,布局与射频电源应尽量靠近,以减小传输线的长度和阻抗差异。
其次,应使用合适的射频接地技术,如星形接地或较低的接地电阻。
此外,还需注意全局和局部的供电电容和电感。
二、匹配网络设计匹配网络用于优化射频电路的效果,使信号能够被正确地传递和接收。
在匹配网络设计中,需要根据电路的频率特性和阻抗匹配要求合理选择和布局电感、电容和阻抗等元器件。
同时,还需要避免信号反射和功率损耗,以提高电路的效率和带宽。
三、射频信号布线技巧在射频集成电路布线过程中,需要特别注意信号的路径和线长。
为了减小信号传输时的损耗和干扰,应尽量缩短信号线的长度,并合理安排信号线之间的距离。
此外,应使用合适的屏蔽技术,以减小信号间的互相干扰和串扰。
四、消除热噪声技巧在射频集成电路中,热噪声是不可避免的。
为了降低或消除热噪声的影响,可以采取一些技巧。
首先,减小器件的电源电压和电流,以降低热噪声的产生。
其次,合理选择低噪声放大器和滤波器,以提高信号与噪声的比例。
此外,还可以使用一些降噪技术和方法,如信号平衡和差分技术。
五、仿真与调试技巧在射频集成电路的设计与实现过程中,仿真与调试是非常重要的环节。
通过合理使用仿真软件和仪器设备,可以提前预测和分析电路的性能和行为。
此外,在实际调试中,可以利用一些先进的仪器和方法,如频谱分析仪、网络分析仪等,对电路进行准确的测量和分析。
六、频率合成技术频率合成是指通过合成多个频率信号,生成一个特定频率的信号。
在射频集成电路设计中,频率合成技术被广泛应用于通信系统、无线电设备和雷达等领域。
射频电路设计的常见问题及五大经验总结射频电路板设计由于在理论上还有很多不确定性,因此常被形容为一种“黑色艺术”,但这个观点只有部分正确,RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则。
不过,在实际设计时,真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。
当然,有许多重要的RF 设计课题值得讨论,包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波等,在全面掌握各类设计原则前提下的仔细规划是一次性成功设计的保证。
RF电路设计的常见问题1、数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰如果模拟电路(射频)和数字电路单独工作,可能各自工作良好。
但是,一旦将二者放在同一块电路板上,使用同一个电源一起工作,整个系统很可能就不稳定。
这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源(>3 V)之间摆动,而且周期特别短,常常是纳秒级的。
由于较大的振幅和较短的切换时间。
使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。
在模拟部分,从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于lμV。
因此数字信号与射频信号之间的差别会达到120 dB。
显然.如果不能使数字信号与射频信号很好地分离。
微弱的射频信号可能遭到破坏,这样一来,无线设备工作性能就会恶化,甚至完全不能工作。
2、供电电源的噪声干扰射频电路对于电源噪声相当敏感,尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。
微控制器会在每个内部时钟周期内短时间突然吸人大部分电流,这是由于现代微控制器都采用CMOS工艺制造。
因此。
假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行,它将以此频率从电源提取电流。
如果不采取合适的电源去耦.必将引起电源线上的电压毛刺。
如果这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚,严重时可能导致工作失效。
3、不合理的地线如果RF电路的地线处理不当,可能产生一些奇怪的现象。
对于数字电路设计,即使没有地线层,大多数数字电路功能也表现良好。
而在RF频段,即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。
电子设计射频电路设计中的优化技巧在电子设计领域中,射频电路设计是一个重要的分支。
射频电路在无线通信、雷达、卫星通信等领域中得到广泛的应用。
然而,射频电路设计中存在着一些困难和挑战,需要设计师们运用一些优化技巧来解决。
本文将介绍一些电子设计射频电路设计中常用的优化技巧。
一、传输线长度的优化在射频电路中,传输线的长度对电路的性能有着重要的影响。
过长的传输线会增加信号的延迟,降低信号的传输速率;而过短的传输线则容易引起信号的反射和干扰。
因此,在设计射频传输线时,需要根据具体情况来优化传输线的长度,以达到最佳的信号传输效果。
二、板层堆叠结构的优化在射频电路设计中,板层堆叠结构的优化可以有效地减少信号的串扰和噪声的干扰。
通过合理设计板层堆叠结构,可以实现不同信号之间的隔离,提高整个电路的性能。
常用的板层堆叠结构优化方法包括通过增加地层和电源层的数量来提高信号的隔离能力,以及通过合理的布局和层间的连接方式来降低信号间的串扰。
三、滤波器的优化在射频电路中,滤波器是一种常用的电路元件,用于对信号进行滤波和频率选择。
滤波器的优化可以有效地提高信号的品质和性能。
优化滤波器的方法包括选择合适的滤波器类型和拓扑结构,以及调整滤波器的参数和元件的匹配条件,以获得最佳的滤波效果。
四、匹配电路的优化在射频电路设计中,匹配电路是一种常见的电路元件,用于实现信号的传输和匹配。
匹配电路的优化可以提高信号的传输效率和匹配性能。
常见的匹配电路优化方法包括使用合适的匹配网络和元件,以及调整匹配电路的参数和匹配条件,以实现最佳的信号传输和匹配效果。
五、功率放大器的优化在射频电路设计中,功率放大器是一种常见的电路元件,用于放大信号的功率。
功率放大器的优化可以提高功率放大器的线性度和效率。
常用的功率放大器优化方法包括选择适当的功率放大器类型和拓扑结构,以及调整功率放大器的偏置和工作状态,以实现最佳的功率放大效果。
六、布线和布局的优化在射频电路设计中,布线和布局是非常重要的环节,可以影响整个电路的性能和稳定性。
射频电路板设计浅谈射频电路(RF)由于不确定的因素很多,被称作黑色艺术(black art),然而,通过经过实践摸索,我们会发现其也是有章可循,以下将就自己多年工作实践及前人经验,围绕这些方面对射频电路的电路板设计展开讨论:布局、阻抗、叠层、设计注意事项、包边、电源处理,表面处理。
1 关于布局RF电路布局的原则是RF信号尽量短,且输入远离输出,RF线路最好呈一字排布,其次可以L型排布,也可呈大于90度的钝角(如135度角)排布,还有U型布局,主要取决空间和走线需要,U型布局是条件实在受限时使用,并控制两条平行线间距离至少要2mm。
滤波器等高敏感器件需要加金属屏蔽罩,微带线进出屏蔽罩的地方要开槽。
RF区域和其他区域(如稳压块区域,数控区域)要分开布局;高功率放大器、低噪音放大器、频率综合器等都需要分开布局,且要用挡墙将它们隔离开来。
2 关于阻抗与阻抗相关的因素有线宽,介质板厚度,介质板介电常数,铜皮厚度等。
射频中经常是用50欧姆作为阻抗匹配的标准,射频介质板选材通常用罗杰斯系列板材,如罗杰斯4350材质的板材,假设我们选择0.254mm厚度的,那么根据仿真,线宽0.55mm,铜皮厚度选择0.5OZ,此时可以控制阻抗为50欧姆。
对于其他型号,其他厚度的板材可根据其介电常数及厚度进行仿真,推荐大家使用Polar SI8000阻抗计算工具进行计算,简单便捷。
3 关于层叠结构RF板顶层一般摆放器件和走微带线,第二层要大面积铺地网络铜皮,底层也要是完整地平面铺铜直接接触腔体平面,中间层走信号线,如果线路复杂,中间需要多层信号线层,那么相邻的信号线层间应添加地平面,且两个信号线层应该垂直走线,即一层线路以横向为主,另外一层以纵向为主,射频电路板由于不能使用非地网络通孔,所以除了地孔外其他网络要使用盲孔设计,如果八层板,为了有效利用叠层,第七层最好为信号线层,这样就会出现大量1到7盲孔,在实际加工中,这样的盲孔设计会造成电路板严重翘曲,解决的办法是使用背钻,即将盲孔按照通孔制作,然后从底部向上控深掏掉此金属化孔的孔铜至第七八层之间,不要掏到第七层,为了性能更加稳定,排除不确定性,可将掏空部分用树脂填塞4 关于电路板设计中注意事项1)双工器、混频器和中频放大器总是有多个RF、IF信号相互干扰,因此必须将干扰减到最小。
PCB射频设计PCB射频设计是一个比较复杂的领域,需要考虑很多因素,包括电路板的尺寸、材质、板层、信号走线、阻抗匹配、信号干扰等等。
本文将从初步设计到最终测试,介绍PCB射频设计的一些重要步骤和技术。
一、初步设计在进行初步设计之前,需要了解电路板所需要应用的频段,以此作为射频电路设计的指导方针。
首先,我们需要绘制电路原理图,并分析各个电路部分的特性和作用,确定所需要的元器件型号和布局。
然后,可以通过仿真软件进行电路仿真,以验证电路的正确性和性能,进一步优化电路设计。
二、电路板设计在初步设计结束后,需要对电路板进行设计。
为了保证射频信号的传输质量,我们需要考虑以下几个因素:(1) 材料选择:一般情况下,FR-4是较为常见的材料。
其次是高频材料,如RF-35、Rogers、Nelco等。
(2) 板层设计:射频电路中,信号层数一般较少,如双面板、四层板等。
(3) 信号走线设计:信号走线的长度和宽度,以及电路板上的布局、接地和电源规划都需要经过仔细的考虑和优化。
(4) 阻抗匹配:由于射频信号的频率较高,需要进行阻抗匹配,防止信号反射和损失。
阻抗匹配的实现可以通过曲线贴片电容或“L”型铁氧体等元器件实现。
(5) 布局:布局是射频电路设计的重点之一,应注意避免信号直接穿过电源、地线或其他信号线。
三、元器件贴装在进行元器件贴装时,需要注意以下几个要点:(1) 元器件布局、旋转方向的选取;(2) 信号线长度和宽度的匹配;(3) 注意射频元器件引脚之间的间距,防止相互干扰等。
四、测试分析测试分析是验证电路设计效果和性能是否达到预期目的的关键环节,包括射频电路的频率响应、增益、噪声指标、阻抗匹配等。
经过测试分析,还需要对电路进行调试和优化,确保电路按照设计要求工作,并且有足够的抗干扰能力。
总之,PCB射频电路设计需要考虑很多的因素,包括信号传输的距离、频率、传输效率等、阻抗匹配、噪声指标等。
同时,还需要进行仔细的电路仿真、布局优化和测试分析等步骤,以确保射频电路设计和实现的正确性和优良性能。
射频多层板设计要点本文主要针对集成控制电路的射频多层板设计过程中应该的注意事项,以及相关设计技巧。
一、器件封装1、仔细核对封装引脚和尺寸2、最好将封装的3D信息添加进去,便于后期进行3D装配检查。
二、原理图设计1、射频器件供电(正负电)端口应串联电阻或电感或穿心电容,以便后期排除短路器件。
如果电流不大,优先串联电阻,因为后期可以方便通过万用表电阻测试档定位短路点。
2、输入输出端通过π衰形式预留调试位,链路中也尽可能多预留调试位。
3、电源端滤波设计此处待补充三、布局1、对于多通道射频电路尽可能保持电路对称。
2、确定主要射频器件、逻辑器件、电源模块等摆放位置。
3、提前规划好顶层、底层的隔条布局,使射频、逻辑控制、电源通过隔条或腔体隔墙相互分开;尽量将走线放在内层,使顶层和底层可以大面积通过隔条和底部腔体接地。
此条甚为重要。
4、将功能模块放在一起做好布局、放置好关键孔,最后再走线。
四、叠层设计1、射频布局在顶层或底层。
射频介质采用板芯,不得采用PP+铜皮的形式。
(PP+铜皮的附着力较差,射频电路调试多次焊接时易起翘)2、电源层布局在中间或靠近底层,最好能够通过地层与射频层、逻辑控制层分开。
3、叠层数量、板芯厚度、走线密度尽可能保持对称,以利于控制板翘。
五、盲孔通孔1、对于两次以上压合的多层板,应充分利用盲孔进行控制电路走线(此处盲孔实际可看作通孔,例如第一次压合1-4层,5-8层,第二次压合1-8层,则1-4层,5-8层的盲孔可视为通孔)。
2、接地孔应多采用通孔。
六、射频布局设计1、射频器件底部和接地引脚附件应大量通过通孔接地。
2、所有射频电路应尽可能增加隔墙,无论频率高低。
案例:60MHz的中频信号收发之间未放置隔条,出现自激。
3、射频盲孔背钻层可以多留几层抠铜。
例如,1-4的盲孔,5、6层对应位置也去铜。
待以后通过仿真来确定抠铜层数。
1、最外缘两圈引脚可以同时出线2、内圈每层出一圈的线,但可以从中心再引一圈线,本例中未从中心引线,造成了资源浪费。
射频电路板设计技巧成功的RF设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节,这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划,并对每个设计步骤的进展进行全面持续的评估。
而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所欠缺的。
近几年来,由于蓝芽设备、无线局域网络(WLAN)设备,和行动电话的需求与成长,促使业者越来越关注RF电路设计的技巧。
从过去到现在,RF电路板设计如同电磁干扰(EMI)问题一样,一直是工程师们最难掌控的部份,甚至是梦魇。
若想要一次就设计成功,必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。
射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性,因此常被形容为一种「黑色艺术」(black art) 。
但这只是一种以偏盖全的观点,RF电路板设计还是有许多可以遵循的法则。
不过,在实际设计时,真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时,如何对它们进行折衷处理。
重要的RF设计课题包括:阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波...等,本文将集中探讨与RF电路板分区设计有关的各种问题。
微过孔的种类电路板上不同性质的电路必须分隔,但是又要在不产生电磁干扰的最佳情况下连接,这就需要用到微过孔(microvia)。
通常微过孔直径为0.05mm至0.20mm,这些过孔一般分为三类,即盲孔(blind via)、埋孔(bury via)和通孔(through via)。
盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的连接,孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。
埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。
上述两类孔都位于线路板的内层,层压前利用通孔成型制程完成,在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。
第三种称为通孔,这种孔穿过整个线路板,可用于实现内部互连或作为组件的黏着定位孔。
采用分区技巧在设计RF电路板时,应尽可能把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来。
射频板设计经验总结一、传输线图1:直角补偿1.根据50Ω特性阻抗所需的线宽和铺地间距,选择正确的传输线类型(微带线或带状线);2.通过阻抗计算工具确保阻抗线路安装50Ω特性阻抗设计,并确定线宽和铺地间距以及结构;3.为保持射频线路特性阻抗的连续性,保持射频布线宽度和线间距保持一致,不发生突变。
4.针对带状线,铺地间距应小于传输线与参考面的厚度,否则带状线将变为微带线;5.针对带状线,确保镜像地面积尽量大,至少要大于传输线与地的间隙;6.为射频传输线提供一个干净,没有干扰的,同时没有任何射频信号线通过其下穿过的镜像地,以提供一个良好的射频信号信号回路;7.尽量缩短传输线的长度,长的传输线将带来衰减;8.避免射频传输线的直角,必须需要拐角时应进行直角补偿,见附图1;9.射频信号线上尽量不要出现分叉或者之脚,都会对射频阻抗产生影响;10.不要在射频传输线上平行布置任何线路,这样的线路会增加线与线之间的额耦合;11.不要在射频传输线上设置测试点;二、PCB叠层推荐使用四层板结构,层设置架构如下:【Top layer】射频IC和元件、射频传输线、天线、去耦电容和其他信号线,见附图2;【Layer 2】地平面【Layer 3】电源平面【Bottomlayer】非射频元件和信号线完整的电源平面提供极低的电源阻抗和分布的去耦电容,同时射频信号线有一个完整的参考地,为射频信号提供完整恒定不变的参考,有利于射频传输线阻抗的连续性。
两层板主要用于低成本,简单的电路板。
为是设计50Ω特性阻抗,一般电路板厚度要很小,同时电路板的也无法提供完整的地平面。
图2:Top layer1、地平面地平面设计在射频电路板设计中十分重要,见图3。
射频信号的返回路径就是射频信号线下的地平面,良好的地设计是完整的且尽可能宽的不存在中断地平面,一旦返回路径的地平面被中断,返回信号就会找一个更小阻抗的路径回流,这样就加大电流环路,增加了电感引起不必要的EMI的干扰。
射频电路用的PCB设计要点在射频电路设计中,PCB(Printed Circuit Board)的设计起着至关重要的作用。
合理的PCB设计可以提高射频电路的性能,减少干扰和损耗。
本文将探讨一些射频电路用的PCB设计要点。
一、基本PCB设计原则1. 尽量缩短信号传输路径:射频信号的传输路径越短,信号损耗越小,干扰也会降低。
因此,在设计中应尽可能缩短信号传输路径,减少连线的长度。
2. 保持尽量低的阻抗:射频信号的传输需要考虑阻抗匹配的问题。
为了保持信号的完整性,射频电路中的阻抗匹配非常重要。
在PCB设计中,应保持尽量低的阻抗,以减少信号的反射和损耗。
3. 降低信号的串扰:在射频电路中,信号的串扰会导致性能下降和干扰增加。
为减少信号的串扰,可以采用合理的布局和屏蔽技术。
在PCB设计中,应尽量将信号线与干扰线隔离开,减少信号的相互干扰。
二、PCB布局和层次划分1. 合理的尺寸和形状:在PCB设计中,合理的尺寸和形状对射频电路的性能至关重要。
一般来说,尽量采用矩形形状的PCB板,避免尖角和直角。
同时,应根据电路的特点,合理设置信号线和供电线的布局。
2. 分层设计:在射频电路中,分层设计可以有效提高电路的性能。
一般情况下,射频电路板应至少分为两层,即信号层和地层。
信号层用于放置信号线和元件,地层用于保持低阻抗和提供地平面。
三、PCB连线和焊盘设计1. 尽量采用差分信号传输:差分信号传输可以有效抑制干扰,并提高信号的抗干扰能力。
在设计PCB连线时,应尽量采用差分信号传输的方式,减少串扰和信号损耗。
2. 规避并降低信号反射:为了减少信号的反射和损耗,应尽量规避直角弯曲和尖角连线,并采用合适的终端阻抗匹配。
3. 合理分布焊盘:焊盘的布局对信号的传输和信号质量有着重要的影响。
在设计PCB时,应尽量将焊盘分布均匀,减少焊盘间的干扰。
四、PCB封装和屏蔽设计1. 选择适当的封装材料:射频电路中的元件和器件的封装材料对信号传输有很大影响。
射频电路板设计技巧成功的RF设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节,这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划,并对每个设计步骤的进展进行全面持续的*估。
而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所欠缺的。
近几年来,由于蓝芽设备、无线局域网络(WLAN)设备,和行动电话的需求与成长,促使业者越来越关注RF电路设计的技巧。
从过去到现在,RF电路板设计如同电磁干扰(EMI)问题一样,一直是工程师们最难掌控的部份,甚至是梦魇。
若想要一次就设计成功,必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。
射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性,因此常被形容为一种「黑色艺术」(black art) 。
但这只是一种以偏盖全的观点,RF电路板设计还是有许多可以遵循的法则。
不过,在实际设计时,真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时,如何对它们进行折衷处理。
重要的RF设计课题包括:阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波...等,本文将集中探讨与RF电路板分区设计有关的各种问题。
微过孔的种类电路板上不同性质的电路必须分隔,但是又要在不产生电磁干扰的最佳情况下连接,这就需要用到微过孔(microvia)。
通常微过孔直径为0.05mm至0.20mm,这些过孔一般分为三类,即盲孔(blind via)、埋孔(bury via)和通孔(through via)。
盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的连接,孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。
埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。
上述两类孔都位于线路板的内层,层压前利用通孔成型制程完成,在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。
第三种称为通孔,这种孔穿过整个线路板,可用于实现内部互连或作为组件的黏着定位孔。
采用分区技巧在设计RF电路板时,应尽可能把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来。
简单的说RF 接,就是让高功率RF发射电路远离低功率收电路。
如果PCB板上有很多空间,那么可以很容易地做到这一点。
但通常零组件很多时,PCB空间就会变的很小,因此这是很难达到的。
可以把它们放在PCB板的两面,或者让它们交替工作,而不是同时工作。
高功率电路有时还可包括RF缓冲器(buffer)和压控振荡器(VCO)。
设计分区可以分成实体分区(physical partitioning)和电气分区(Electrical partitioning)。
实体分区主要涉及零组件布局、方位和屏蔽等问题;电气分区可以继续分成电源分配、RF走线、敏感电路和信号、接地等分区。
实体分区零组件布局是实现一个优异RF设计的关键,最有效的技术是首先固定位于RF路径上的零组件,并调整其方位,使RF路径的长度减到最小。
并使RF输入远离RF输出,并尽可能远离高功率电路和低功率电路。
最有效的电路板堆栈方法是将主接地安排在表层下的第二层,并尽可能将RF线走在表层上。
将RF路径上的过孔尺寸减到最小不仅可以减少路径电感,而且还可以减少主接地上的虚焊点,并可减少RF能量泄漏到层叠板内其它区域的机会。
在实体空间上,像多级放大器这样的线性电路通常足以将多个RF区之间相互隔离开来,但是双工器、混频器和中频放大器总是有多个RF/IF信号相互干扰,因此必须小心地将这一影响减到最小。
RF与IF走线应尽可能走十字交叉,并尽可能在它们之间隔一块接地面积。
正确的RF路径对整块PCB板的性能而言非常重要,这也就是为什么零组件布局通常在行动电话PCB板设计中占大部份时间的原因。
在行动电话PCB板上,通常可以将低噪音放大器电路放在PCB板的某一面,而高功率放大器放在另一面,并最终藉由双工器在同一面上将它们连接到RF天线的一端和基频处理器的另一端。
这需要一些技巧来确保RF能量不会藉由过孔,从板的一面传递到另一面,常用的技术是在两面都使用盲孔。
可以藉由将盲孔安排在PCB板两面都不受RF干扰的区域,来将过孔的不利影响减到最小。
金属屏蔽罩有时,不太可能在多个电路区块之间保留足够的区隔,在这种情况下就必须考虑采用金属屏蔽罩将射频能量屏蔽在RF区域内,但金属屏蔽罩也有副作用,例如:制造成本和装配成本都很高。
外形不规则的金属屏蔽罩在制造时很难保证高精密度,长方形或正方形金属屏蔽罩又使零组件布局受到一些限制;金属屏蔽罩不利于零组件更换和故障移位;由于金属屏蔽罩必须焊在接地面上,而且必须与零组件保持一个适当的距离,因此需要占用宝贵的PCB板空间。
尽可能保证金属屏蔽罩的完整非常重要,所以进入金属屏蔽罩的数字信号线应该尽可能走内层,而且最好将信号线路层的下一层设为接地层。
RF信号线可以从金属屏蔽罩底部的小缺口和接地缺口处的布线层走线出去,不过缺口处周围要尽可能被广大的接地面积包围,不同信号层上的接地可藉由多个过孔连在一起。
尽管有以上的缺点,但是金属屏蔽罩仍然非常有效,而且常常是隔离关键电路的唯一解决方案。
电源去耦电路此外,恰当而有效的芯片电源去耦(decouple)电路也非常重要。
许多整合了线性线路的RF芯片对电源的噪音非常敏感,通常每个芯片都需要采用高达四个电容和一个隔离电感来滤除全部的电源噪音。
(图一)图一芯片电源去耦电路最小电容值通常取决于电容本身的谐振频率和接脚电感,C4的值就是据此选择的。
C3和C2的值由于其自身接脚电感的关系而相对比较大,从而RF去耦效果要差一些,不过它们较适合于滤除较低频率的噪音信号。
RF去耦则是由电感L1完成的,它使RF信号无法从电源线耦合到芯片中。
因为所有的走线都是一条潜在的既可接收也可发射RF信号的天线,所以,将射频信号与关键线路、零组件隔离是必须的。
这些去耦组件的实体位置通常也很关键。
这几个重要组件的布局原则是:C4要尽可能靠近IC接脚并接地,C3必须最靠近C4,C2必须最靠近C3,而且IC接脚与C4的连接走线要尽可能短,这几个组件的接地端(尤其是C4)通常应当藉由板面下第一个接地层与芯片的接地脚相连。
将组件与接地层相连的过孔应该尽可能靠近PCB板上的组件焊盘,最好是使用打在焊盘上的盲孔将连接线电感减到最小,电感L1应该靠近C1。
一个集成电路或放大器常常具有一个开集极(open collector)输出,因此需要一个上拉电感(pullup inductor)来提供一个高阻抗RF负载和一个低阻抗直流电源,同样的原则也适用于对这一电感的电源端进行去耦。
有些芯片需要多个电源才能工作,因此可能需要两到三套电容和电感来分别对它们进行去耦处理,如果该芯片周围没有足够的空间,那么去耦效果可能不佳。
尤其需要特别注意的是:电感极少平行靠在一起,因为这将形成一个空芯变压器,并相互感应产生干扰信号,因此它们之间的距离至少要相当于其中之一的高度,或者成直角排列以使其互感减到最小。
电气分区电气分区原则上与实体分区相同,但还包含一些其它因素。
现代行动电话的某些部份采用不同工作电压,并借助软件对其进行控制,以延长电池工作寿命。
这意味着行动电话需要运行多种电源,而这产生更多的隔离问题。
电源通常由连接线(connector)引入,并立即进行去耦处理以滤除任何来自电路板外部的噪音,然后经过一组开关或稳压器,之后,进行电源分配。
在行动电话里,大多数电路的直流电流都相当小,因此走线宽度通常不是问题,不过,必须为高功率放大器的电源单独设计出一条尽可能宽的大电流线路,以使发射时的压降(voltage drop)能减到最低。
为了避免太多电流损耗,需要利用多个过孔将电流从某一层传递到另一层。
此外,如果不能在高功率放大器的电源接脚端对它进行充分的去耦,那么高功率噪音将会辐射到整块电路板上,并带来各种各样的问题。
高功率放大器的接地相当重要,并经常需要为其设计一个金属屏蔽罩。
RF输出必须远离RF输入在大多数情况下,必须做到RF输出远离RF输入。
这原则也适用于放大器、缓冲器和滤波器。
在最坏的情况下,如果放大器和缓冲器的输出以适当的相位和振幅反馈到它们的输入端,那么它们就有可能产生自激振荡。
它们可能会变得不稳定,并将噪音和互调相乘信号(intermodulation products)添加到RF信号上。
如果射频信号线从滤波器的输入端绕回输出端,这可能会严重损害滤波器的带通特性。
为了使输入和输出得到良好的隔离,首先在滤波器周围必须是一块主接地面积,其次滤波器下层区域也必须是一块接地面积,并且此接地面积必须与围绕滤波器的主接地连接起来。
把需要穿过滤波器的信号线尽可能远离滤波器接脚也是个好方法。
此外,整块电路板上各个地方的接地都要十分小心,否则可能会在不知不觉中引入一条不希望发生的耦合信道。
(图二)详细说明了这一接地办法。
有时可以选择走单端(single-ended)或平衡的RF信号线(balanced RF traces),有关串音(crosstalk)和EMC/EMI的原则在这里同样适用。
平衡RF信号线如果走线正确的话,可以减少噪音和串音,但是它们的阻抗通常比较高。
而且为了得到一个阻抗匹配的信号源、走线和负载,需要保持一个合理的线宽,这在实际布线时可能会有困难。
图二滤波器四周被接地面(绿色区域)包围缓冲器缓冲器可以用来提高隔离效果,因为它可把同一个信号分为两个部份,并用于驱动不同的电路。
尤其是本地振荡器可能需要缓冲器来驱动多个混频器。
当混频器在RF频率处到达共模隔离(common mode isolation)状态时,它将无法正常工作。
缓冲器可以很好地隔离不同频率处的阻抗变化,从而电路之间不会相互干扰。
缓冲器对设计的帮助很大,它们可以紧跟在需要被驱动电路的后面,从而使高功率输出走线非常短,由于缓冲器的输入信号电平比较低,因此它们不易对板上的其它电路造成干扰。
压控振荡器压控振荡器(VCO)可将变化的电压转换为变化的频率,这一特性被用于高速频道切换,但它们同样也将控制电压上的微量噪音转换为微小的频率变化,而这就给RF信号增加了噪音。
总之,在压控振荡器处理过以后,再也没有办法从RF输出信号中将噪音去掉。
困难在于VCO控制线(control line)的期望频宽范围可能从DC到2MHz,而藉由滤波器来去掉这么宽的频带噪音几乎是不可能的;其次,VCO控制线通常是一个控制频率的反馈回路的一部份,它在很多地方都有可能引入噪音,因此必须非常小心处理VCO控制线。
谐振电路谐振电路(tank circuit)用于发射机和接收机,它与VCO有关,但也有它自己的特点。
简单地说,谐振电路是由一连串具有电感电容的二极管并连而成的谐振电路,它有助于设定VCO工作频率和将语音或数据调变到RF载波上。
所有VCO的设计原则同样适用于谐振电路。
由于谐振电路含有数量相当多的零组件、占据面积大、通常运行在一个很高的RF频率下,因此谐振电路通常对噪音非常敏感。